用惠斯通电桥测电阻课时：3学时教材：《大学物理实验》第2版天津大学出版社简介：电桥法是常用的电阻测量方法之一。平衡电桥是用比较法进行测量的，即在平衡条件下，将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其阻值。它具有测试灵敏、精度和方便等特点。桥式电路在自动化仪器和自动控制过程中有许多用途。实验重点：电桥平衡的调节方法。难点：实验仪器调节，实验数据误差分析教学目的：1、掌握惠斯通电桥的原理和特点；2、学习调节电桥平衡的操作方法；3、理解并掌握电桥灵敏度的概念。教学方法：以演示、讲述为主，采用提问式、启发式教学，结合巡回辅导实验要求：1.课前预习，完成预习报告；2.独立完成，分析误差来源；3.课后完成实验报告，能够提出改进建议。实验仪器：箱式电桥、检流计、稳压电源、电阻箱、待测电阻、开关、导线等。实验原理：D1.电桥的工作原理下当图中B点与D点之间的电位差为零时，表明电桥两端达到平衡。此时根据欧姆定律可知：CR1=12R2IR, =I,R.解联立方程后得BK.4R,-Ro = KRoYo称为电桥平衡条件，其中K=RIR称为比率值。2.电桥灵敏度一般流过桥路的电流小于10-7A，当检流计偏转小于0.2格时，此时会误以为电桥已达到平衡，结果造成电桥测出的Rx值与待测电阻之间有误差存在。为了能够定量反映这一误差的大小，引入电桥灵敏度的概念：AnS=AR,/R,式中，暴在电桥平衡后的微改变量。R.A实际上待测电阻是不能变的，在测S时，改变的是标准电阻Ro。S=R。AR若检流计在0.2分格以下的偏转变化不可觉察，则当4n=0.2分格时所对应的△R值，就是电桥灵敏度所引起的R值可能产生的最大误差，这个数值称为电桥的灵敏阅，用4s表示。_02.R14s=AR,=实验和理论都证明，电桥灵敏度与下例因素有关s
用惠斯通电桥测电阻 课时：3学时 教材：《大学物理实验》第2版天津大学出版社 简介：电桥法是常用的电阻测量方法之一。平衡电桥是用比较法进行测量的，即在平衡条件下，将 待测电阻与标准电阻进行比较以确定其阻值。它具有测试灵敏、精度和方便等特点。桥式电路在自 动化仪器和自动控制过程中有许多用途。 实验重点：电桥平衡的调节方法。 难点：实验仪器调节，实验数据误差分析 教学目的：1、掌握惠斯通电桥的原理和特点；2、 学习调节电桥平衡的操作方法；3、理解并掌 握电桥灵敏度的概念。 教学方法：以演示、讲述为主，采用提问式、启发式教学，结合巡回辅导 实验要求：1.课前预习，完成预习报告；2.独立完成，分析误差来源；3.课后完成实验报告，能够 提出改进建议。 实验仪器：箱式电桥、 检流计、 稳压电源、 电阻箱、 待测电阻、 开关、 导线等。 实验原理： 1．电桥的工作原理 当图中B点与D点之间的电位差为零时，表明电桥两端达到平衡。此时 根据欧姆定律可知： 解联立方程后得 称为电桥平衡条件，其中 称为比率值。 2．电桥灵敏度 一般流过桥路的电流小于10-7A ，当检流计偏转小于0.2格时，此时会误以为电桥已达到平衡，结 果造成电桥测出的Rx值与待测电阻之间有误差存在。为了能够定量反映这一误差的大小，引入电桥 灵敏度的概念： 式中，是在电桥平衡后的微小改变量。 实际上待测电阻 是不能变的，在测S时，改变的是标准电阻R0。 若检流计在0.2分格以下的偏转变化不可觉察，则当Δn=0.2分格时所对应的ΔRx值，就是电桥灵 敏度所引起的Rx值可能产生的最大误差，这个数值称为电桥的灵敏阈，用Δs表示。 实验和理论都证明，电桥灵敏度与下例因素有关：
（1）电源电压的高低（2）检流计本身的灵敏度（3）桥路电阻的大小（4）电源支路的电阻高低（5）检流计和电源所接的位置（6）四个桥臂的搭配3.电桥的不确定度1）自组桥以间接测量的不确定度△a，作为电桥的允许基本不确定度：Aa=E,-Ru(R +((2) +(u(R)E=_Ra其中，2(R,1R)=α%，a为电阻霜的准确度等级,,28。2）箱式电桥箱式电桥的允许基本误差极限E1i由下式决定E =+(K,Ro + Rv)式中Kr为比率值，Ro为测量盘示值，α为准确度导级，R为准值。箱式电桥的绝对误差4=AE测量结果的不确定度：(R)=?+A?实验步骤：1.自组桥测电阻(1)用万用表粗测待测电阻。(2)连接电路。R1、R2和Ro都用电阻箱充当，电源电压E取3V。(3)根据被测电阻的粗测值，适当选取R1、R2的阻值。(4)由所取的R1、R2的阻值及的粗测值估算出Ro值，然后将Ro调节到该阻值的位置上，将Rn调到最大。合上K，和K2，调节Ro，使检流计的指针指在零的位置上。再将Rn调至零，重新调节Ro，使检流计的指针重新指在零的位置上，此时电桥处于平衡状态，将Ro值记录下。(5)测电桥灵敏度。调节Ro使电桥达到平衡。记录下Ro值,后将Ro改变亦微小量△Ro，使检流计偏转2-3格，记录下△Ro值和△n值。(6)分别算出Rx、S、△s、Aa、和△Rx。2.箱式电桥测电阻（1）按仪器面板图示联接线路。（2）根据被测电阻Rx（分别为Rx1和Rx2）的粗测值，适当地选取比率臂K值（Ro的旋纽都能利用上）和值Ro。（3）按顺序按下电源和电计按钮，此时检流计发生偏转，调节Ro直至检流计指零。记录Ro值。然后按照自组桥所述测量电桥灵敏度的步骤测量次电桥灵敏度
（1）电源电压的高低 （2）检流计本身的灵敏度 （3）桥路电阻的大小 （4）电源支路的电阻高低 （5）检流计和电源所接的位置 （6）四个桥臂的搭配 3．电桥的不确定度 1）自组桥 以间接测量的不确定度Δa，作为电桥的允许基本不确定度: 其中， ，a为电阻箱的准确度等级，i=1,2,0。 2）箱式电桥 箱式电桥的允许基本误差极限Elim由下式决定 式中Kr为比率值，R0为测量盘示值，a为准确度等级，RN为基准值。 箱式电桥的绝对误差 测量结果的不确定度： 实验步骤： 1. 自组桥测电阻 (1)用万用表粗测待测电阻。 (2)连接电路。R1、R2和R0都用电阻箱充当，电源电压E取3V。 (3)根据被测电阻的粗测值，适当选取R1、R2的阻值。 (4)由所取的R1、R2的阻值及的粗测值估算出R0值，然后将R0调节到该阻值的位置上，将Rn调到 最大。合上K1和K2，调节R0，使检流计的指针指在零的位置上。再将Rn调至零，重新调节R0，使检 流计的指针重新指在零的位置上，此时电桥处于平衡状态，将R0值记录下。 (5)测电桥灵敏度。调节R0使电桥达到平衡。记录下R0值,后将R0改变亦微小量ΔR0，使检流计偏 转2-3格，记录下ΔR0值和Δn值。 (6)分别算出Rx、S、Δs、Δa、和ΔRx。 2．箱式电桥测电阻 （1）按仪器面板图示联接线路。 （2）根据被测电阻Rx（分别为Rx1和Rx2）的粗测值，适当地选取比率臂K值（R0的旋纽都能利 用上）和值R0。 （3）按顺序按下电源和电计按钮，此时检流计发生偏转，调节R0直至检流计指零。记 录R0 值。然后按照自组桥所述测量电桥灵敏度的步骤测量次电桥灵敏度
（4）处理数据。实验数据：1.自组电桥待测电阻Rx2的测量数据K=R,/RRoRxARos4SAn1An24n4a△Rx(2)(格)(格)(2)(2)(格)(2)(2)(2)(2)100/100100/10001000/100待测电阻Rx3的测量数据RoRxARoAniAn2AnS4SK=R/R4aAR,(2)(格)(格)(格)(2) (2)2(2)(2)(2)(2)100/100100/10001000/1002.箱式电桥K=R/Ro4SARoAniAn2AnsaR(2)4R,(2)(格)(格)(格)(2)(2)(2)R(2)(2)110注意事项：1.为了保护检流计，接通电源指时，应先合上k1，再合k2。断开时，应先断开k2，再断k1。2.电桥达到平衡后，为了更好地判断检流计电流是否为零，应反复开合开关k2（跃接法），细心观察检流计的指针是否摆动
（4）处理数据。 实验数据： 1. 自组电桥待测电阻Rx2的测量数据 Kr=R1 /R 2 R0 (Ώ) Rx (Ώ) ΔR0 (Ώ) Δn1 (格) Δn2 (格) Δn (格) S (Ώ) ΔS (Ώ) Δa (Ώ) ΔRx (Ώ) 100/100 100/100 0 1000/10 0 待测电阻Rx3的测量数据 Kr=R1 /R 2 R0 (Ώ) Rx (Ώ) ΔR0 (Ώ) Δn1 (格) Δn2 (格) Δn (格) S (Ώ) ΔS (Ώ) Δa (Ώ) ΔRx (Ώ) 100/100 100/100 0 1000/10 0 2.箱式电桥 Kr=R1 / R2 R0 (Ώ) Rx (Ώ) ΔR0 (Ώ) Δn1 (格) Δn2 (格) Δn (格) S (Ώ) ΔS (Ώ) Δa (Ώ) ΔRx (Ώ) 1 10 注意事项： 1.为了保护检流计，接通电源指时，应先合上k1，再合k2。断开时，应先断开k2，再断k1。 2.电桥达到平衡后，为了更好地判断检流计电流是否为零，应反复开合开关k2（跃接法），细心 观察检流计的指针是否摆动