惠斯登電橋的實驗報告怎麽寫？

電橋有很多種，惠斯登電橋是其中壹種，是測量中值電阻的重要儀器。電橋不僅可以測電阻，不同的電橋還可以測電容，電感，溫度，壓力等許多物理量，廣泛應用於工業生產的自動化控制中。 A BA CA DCA 圖1 DACIxI3I2I1預習要點1、惠斯登電橋測電阻的原理和方法。2、箱式惠斯登電橋的倍率和電源的選擇。 壹、實驗目的1．掌握用惠斯登電橋測電阻的原理和方法2．了解電橋靈敏度的概念與測量誤差的關系 二、實驗原理及方法1． 惠斯登電橋原理簡述 惠斯登電橋的原理如圖1所示。如果B、D兩點的電位相等，檢流計中沒有電流通過，此時電橋達到平衡。此時有 （1）式子中，k= R1/ R2，稱為比率臂的倍率，R3 稱為比較臂。 式（1）稱為電橋的平衡條件。由此測出未知電阻。2. 惠斯登電橋測電阻的優點測量電阻的方法很多，其中最常見的是伏安法和電橋法。伏安法測電阻，除了因電壓表、電流表準確度不高帶來誤差以外，測量方法本身也會引入誤差。1843年惠斯登用克裏斯蒂原理設計了壹種電橋電路，不使用電壓表，電流表，大大地提升了測量電阻的精度。如圖1所示，被測電阻Rx和兩個固定電阻R1，R2及壹個可調電阻R3（稱為比較臂），組成壹個四邊形。四邊形每壹個邊稱為壹個“橋臂”。合上K1後給電橋的四個臂供電，合上K2，接通檢流計。由檢流計中是否由電流通過可以判斷電橋B、D兩點的電位VB及VD是否相等。設通過橋臂R1、R2、R3、Rx的電流分別為I1、I2、I3、Ix。當電橋平衡時，IG=0，且VB＝VD，有VAB＝VAD，VBC＝VDC； Ix＝I3，I1＝I2於是 IxRx＝I1 R1,, I3 R3＝I2 R2即 ：由此得（1）式。可見，電橋平衡條件與工作電流I的大小無關。因此，用電橋法測電阻的突出優點是： （1） 用電橋法測電阻，只要檢流計足夠靈敏，且選用標準電阻為橋臂，通過與標準電阻相比較，即可以確定待測電阻的大小。（2） 電橋電路中，不用電壓表，電流表，只用壹只檢流計作為指零裝置，並不要求提供讀數，只要檢流計靈敏度足夠即可。3. 惠斯登電橋的調節方法調節電橋平衡的方法有兩種，壹種是比率臂的倍率固定的，調節R3，使電橋達到平衡；另壹種是保持R3不變，調節倍率k的值。4．電橋靈敏度 電橋是否達到平衡，是以橋路裏有無電流來進行判斷的，而橋路中有無電流又是以檢流計的指針是否發生偏轉來確定的．但檢流計的靈敏度總是有限的．這就限制了對電橋是否達到平衡的判斷．例如，若使指針偏轉壹格所對應的電流為1μA的檢流計，那麽當橋路裏的電流小於0.1μA時，檢流計指針偏轉不到0.1格，很難覺察出指針的偏轉，因此，引入電橋靈敏度的概念。定義為（格/ ） (2)即，S在數值上等於R3變化單位阻值時，檢流計指針的偏轉格數。圖2 D測量電橋靈敏度的方法：把電橋調節到“平衡狀態”後，改變R3的阻值，改變量為ΔR3，觀察檢流計指針偏離原來平衡位置的分格數Δn，代入（2）計算。 顯然，電流計靈敏度越大，則當比較臂電阻R3改變單位值時，檢流計指針偏轉也越大，對電橋的平衡判斷也越容易，測量結果也就越準確。 靈敏度S的定義也可以寫為 式中， 為檢流計的靈敏度， 為電橋電路靈敏度，可見電橋靈敏度不僅與檢流計有關，還與電路參數有關，適當加大電橋的供電電壓，合理配置電橋倍率，使用高靈敏度的檢流計和高精度的電阻都是提高電橋靈敏度的有效方法。 5.滑線式惠斯登電橋 滑線式惠斯登電橋(也叫板式電橋)結構如圖2所示。其基本特征是采用壹根均勻電阻AC作比率臂電阻R1和R2，而D點是可以沿著電阻絲AC滑動的。圖3內G外GBRX×10000.0011000100.1×100 因為電阻絲處處均勻，則比率臂的比率為 所以，移動電鍵，改變D點位置，即改變l1和l2的比值。當電橋平衡時，將上式代入（1）式得 (3)由於l1＋l2＝l為定長，有 (4)實驗時適當選擇R3的阻值，然後通過改變長度l1來測出Rx。6．QJ23型箱式惠斯登電橋 板式電橋對於了解電橋的工作原理形象而直觀，但是在實際工作中使用的是便於攜帶、使用方便、準確度高的箱式電橋。 圖3為.QJ23型箱式電橋的面板示意圖。板面下方有四個標有“ ”、 “ ”、 “ ”和“ ”的旋鈕，是用來調節比較臂的電阻，若這四個旋鈕分別指在“ ”、 “ ”、 “ ”、 “ ”，則比較臂電阻為 。面板右上角的旋鈕用來調節比率，它分7檔，測量時應根據被測電阻選擇適當的檔位。選擇原則是使比較臂電阻中“ ”位的示數不為零,使測量值有4位有效位數。 面板右下角有兩個“Rx”的接線柱，用來接被測電阻。左側下方有三個接線柱，使用箱內的檢流計時，用連接片將“外接”兩個接線柱短接；外部需要加接檢流計時，先用連接片將“內接”兩個接線柱短接，再將“外接”兩個接線柱和外部檢流計相連。應該特別註意，在使用完畢後必須用連接片將“內接”兩接線柱短接，以保護電流計。 面板下方兩個寫著“B”和“G”的按鈕，前者用來接通電源支路，後者用來接通電流計（也叫檢流計）支路，即分別是電源和電流計的開關按鈕。在測量時應該先按下“B”，然後點觸“G”，觀察電流計指針是否在0處，即電橋是否平衡，然後松開“G”，再松開“B”。在特殊情況下，若需要長時間地接通電源或者電流計，可以在按下“B”或“G”後再逆時針轉動壹定角度就能實現。 被測電阻Rx由下式計算： Rx＝比率×R3 （5）比率和R3均可以由面板讀出。 三、實驗儀器QJ23型電橋，滑線式電橋，電阻箱，檢流計，滑線變阻器，直流穩壓電源等。 四、實驗內容與步驟（1）註意事項①測量過程中，電路不能長時間接通，以免線路中某些原件因為過熱而使阻值改變。②觀察電橋平衡應該采用“點觸法”，觀察後應該斷開檢流計再進行調節。（2）用滑線式惠斯登電橋測量電阻Rx①按照圖1接好電路，並把滑動變阻器R0和電阻箱Rt的阻值調到最大。②用萬用電表粗測Rx的大小，或者由電阻標稱值讀出Rx，然後選取R3，使其接近Rx的數值。③接通電源，將電鍵D由AC的中點向左邊（或右邊）稍稍移動，並快速按壹下D鍵（壹觸即離），同時註意觀察電流計指針的偏轉方向。然後把D鍵由AC線中點稍向相反方向移動，若此時按下電鍵D，電流計指針偏轉與上壹次不同，說明電路正常，可以進行測量。④把電鍵D大約放在AC線的中點，改變比較臂R3，使電流計指針基本不偏轉，然後把限流電阻Rt，R0的阻值逐步調小到0。⑤改變電鍵D的位置，使電橋達到平衡。在米尺上讀出l1與l2，然後斷開電源。（註意米尺可估讀到0.01cm）⑥改變電源極性，重復⑤。⑦將Rx與R3的位置對調，重復⑤⑥。⑧再略改變D點位置（基本保持在中點附近），也可略改變R3，重復⑤⑥⑦。測出4-6組數據。先分別算出Rx，再算平均值和不確定度和百分誤差。 （3）用QJ23型箱式惠斯登電橋測量三個數量級不同的電阻阻值①用連接片將“外接”兩個接線柱短接，調節靈敏電流計的零點調節旋鈕，使電流計指針準確指零。②接通電源，選擇工作電壓的大小（參見附錄）。③接待測電阻Rx，根據原則正確選擇比率臂的位置，即：使比較臂電阻“ ”指示值始終不為0。④先按下電源按鈕B，然後輕而快地按下按鈕G（壹觸即離），同時註意觀察電流計指針的偏轉方向，若指針向右偏轉，則表示需要加大倍率或者R3，反之則表示需要減少倍率或者R3。這樣反復調節，直到電流計準確指零。⑤選擇三個不同數量級的待測電阻，重復上述步驟進行測量（自己設計表格）。⑥測量結束後，用連接片將“內接”兩接線柱短接。⑦用（5）式計算測量值，並估算儀器偏差（參見附錄）表示結果。⑧算與標稱值的百分誤差。 四、思考題（1）使用電橋時應該怎樣保護靈敏電流計？（2）用惠斯登電橋測量電阻時，為什麽要將R3，Rx的位置互換？ （3）箱式惠斯登電橋的倍率若選擇不當會出現什麽問題？ 附錄：本實驗室QJ23型箱式惠斯登電橋的基本誤差允許極限為（由廠家提供）：量程倍率有效量程分辨力基本誤差允許極限( )電源×0.0010～9.999Ω0.001Ω=±(2%X +0.002) 3V ×0.010～99.99Ω0.01Ω=±(0.2% X +0.002)×0.10～999.9Ω0.1Ω=±(0.2% X +0.02)×10～9.999kΩ1Ω=±(0.2% X +0.2)×100～99.99kΩ10Ω=±(0.5% X +5)6V×1000～999.9kΩ100Ω=±(0.5% X +50) 15V×10000～9.999MΩ1kΩ=±(2% X +2k) 註：表中X為電橋平衡後的測量盤置數（亦稱標度盤），即比較臂數值乘以量程倍率所得的數值，即 再自己處理好數據就行了