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1、大学物理实验教案实验项目用单臂电桥测中值电阻教学目的1. 掌握用单臂电桥测电阻的基本原理。2. 学习用滑线式电桥和箱式电桥测中值电阻的方法。实验原理1. 单臂电桥的线路原理惠斯登电桥测量未知电阻，是利用已知电阻和未知电阻相比较而测得的。其线路如下图所示。四个电阻12xRRR、和sR联成一个四边形，每一条边称为电桥的一个单臂，接入检流计的对角线称为“ 桥” 。当电源接通后，电路中将有电流通过并分别在各桥臂的电阻上产生电压降。在一般情况下， B、D 两点间将有电位差，因而有电流gI通过检流计 (G)，使检流计 (G)指针发生偏转，适当调节12RR、和sR的电阻值，可使B、D 两点的电位相等， 此时
2、检流计 (G)中无电流通过。 即0gI，称电桥达到了平衡，这时xR和12sRRR、之间有如下关系12xsRRRR，实验中12sRRR、均已知 (或12RR和sR为已知 )，则xR可求出。2. 滑线式电桥滑线式电桥构造如下图所示，EF 为一粗细均匀的长L=1m 的电阻丝， 滑动按键D 可沿电阻丝EF 滑动，当D 按下接触电阻丝时，就将EF 分成了ED(1L)和 DF(2L)两部分，12LL、相应的电阻值分别为1r、2r。当电桥平衡时，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1
3、页，共 5 页 - - - - - - - - - 12xsrRRr根据均匀导线的电阻和其长度成正比的关系得1122/rLLr故12xsLRRL实际上电阻丝并非绝对均匀。为了消除电阻丝不均匀引起的系统误差，可用以下测量方法消除。当电桥达到平衡时，保持滑动按键D 位置不动，将xR和sR交换位置再行测量。此时sR调到sR电桥重新达到平衡，待测电阻12xsLRRL则xssRR R，xR与12LL、数值无关，因而消除了电阻丝不均匀引起的误差。3. QJ19 型单双臂电桥作单臂电桥使用时，将端钮3、4 短路，未知电阻xR接到 5、6 端钮，电源接到 9、10 端钮。实物接线如下图所示。当电桥平衡时，有1
4、2xRRRR内。实验中，12RRR内、均可从仪器上读出，故xR可求得。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 教学重点与难点重点： 1. 单臂电桥的结构和测电阻的原理；2. 利用单臂电桥测中值电阻的方法。难点： 1. 电桥平衡的调节过程；2. 滑线式电桥测量时，交换待测电阻与电阻箱位置，按键 D 的位置不能改变；3. 箱式电桥测量时，比例臂12RR、档位判断与选择。实验内容提要1. 用滑线式电桥测电阻（1）接好线路，经检
5、查无误后开始实验。（2）调sR使电桥逐步趋于平衡：把滑动按键D 移到约 50cm 处，合上1K接通电源，并将检流计(G)上的电计按钮接通。粗调：sR从倍率最大的旋钮开始试测，用跃按法(按下 D 要一触即放 )观察检流计 (G)指针偏转情况，设sR为sR时检流计 (G)指针偏向一边，当sR为另一值sR时，检流计 (G)指针又偏向另一边，则可判断，要使检流计(G)指针不偏，sR的阻值必定介于sR和sR之间， 逐步缩小sR和sR的差值， 便可使检流计 (G)指针基本指零。此种方法称逐次逼近法。细调：在粗调的基础上(检流计 (G)指针基本指零 )，合上2K将R保短路，调节sR使检流计 (G)指针又基本
6、指零。（3）提高电桥灵敏度、测出sR值将 R 阻值减至最小，继续调sR使检流计 (G)指针指零。最后，反复用跃按法按 D。细心观察检流计(G)指针摆动情况细调sR直到检流计 (G)指针不摆名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 动为止。记下此时sR数值。（4）保持 D 位置不动，对换sR与xR位置 (注意，连接导线不对换)，重复步骤（ 3） ，记下电桥平衡时sR的值sR。（5）依照同样方法再测另一只电阻2XR。2. 用
7、QJ19 型单双臂电桥测中值电阻（1）接好线路（2）确定xR的数量级把 R 100 档的旋钮置于1，其它四个旋钮都置于零。接通电源按钮和检流计 (G)上的电计按钮。 改变比率臂电阻12RR、的数值， 使12/RR构成不同的比例数。 用跃按法按 “ 粗 ” 按钮，观察检流计(G)指针偏转情况，设112RNR时，检流计 (G)指针右 (或左 )偏，如果122RNR时，检流计 (G)指针左 (或右 )偏，如果21NN则xR的数量级为21100100 xNRN（3）根据测定的xR的数量级，按照下表选择12RR、和电源电压的数值，然后再按照顺序调节R 的五个旋钮使电桥平衡(是否真正平衡， 要用跃按法，
8、按“ 细” 按钮来判断 )。记下平衡时12RR、和R的数值。（4）换一个电阻，按上述步骤（2） 、 （3）再测一次。测量与数据处理要求1.正确连接电路，调节直流稳压电源输出合适的电压值；2.调节电桥平衡前，检流计应调零；3.电桥接近平衡前，应使用保护电阻同时使用限流电路，电桥接近平衡时，应增加桥路电流，提高测量灵敏度；4.滑线式电桥测量数据应记录交换电阻前后两次的电阻箱读数值，通过求几何平均值的方法计算出待测电阻的准确阻值，注意电阻箱级数和不确定度的计算方法；5.箱式电桥测量待测电阻时，应根据比例臂与电阻箱测量范围选择合适的量程与直流稳压电源输出电压，同样需要注意电阻箱级数和不确定度的计算方法
9、。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 思考题1. 图 15-2 滑线式电桥实验线路中R 的作用是什么? 2. 当电桥达到平衡后，若互换电源和检流计的位置，电桥是否仍保持平衡? 参考资料大学物理实验马靖 马宋设施洋主编大学物理实验指导丁道滢陈之前主编物理实验教程丁慎训张连芳主编大学物理实验霍剑青吴泳华等主编评分标准一、预习及操作评分标准（1）实验预习部分（40 分）1. 实验目的5 分。2. 实验仪器5 分。若规格和型
10、号不完整扣2 分。3. 实验原理10 分。其中，文字叙述5 分，公式2 分，原理图3 分。4. 跃按法（逐步逼近）具体过程：10 分。5. 箱式电桥各端钮（4 组） ：10 分。每组 3 分。6. 没有写实验预习部分，扣40 分。（2）实验操作及原始数据（60 分）1. 能独立完成实验，数据完全正确，又快又好：45-50 分。2. 能在教师的指导下，按时完成实验，数据正确：37-45 分。3. 不能独立完成实验，需要教师帮助才能完成实验，数据有明显问题：37分以下。4. 没有按时完成实验，需要补做：20 分以下。5. 原则上，四组数据（对应四个电阻），共计 40 分，每组10 分。（3）几种特
11、殊情况：1.没有写预习报告，不及格。2.抄袭数据，编造数据，不及格。3.完全没有动手做实验，不及格。4.没有按时完成实验，需要补做，不及格。没有遵守实验室规定，扣10 分以上。二、实验报告评分标准1 本实验共测四个电阻，每组数据15 分，四组共计60 分。具体说，每组数据中，每个xR_，xR，xR数据各 5 分，总计 15 分。四组共计60分。2 电阻箱级别： 5 分；电桥级别+电源： 5 分。3 误差分析有两处，每个 15 分，共计 30 分。误差原因包括理论误差和操作误差。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -