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1、2、4电桥平衡法测电阻【实验目得】1、掌握单臂电桥(惠更斯电桥)测电阻得基本原理与方法,了解桥式电路得特点;2、通过实验得方法了解电桥灵敏度与元件各参量得关系 3、学习实验得记录与结果得误差分析。【预习题】1. 单臂电桥得平衡条件就是什么？2. 测量电阻得原理就是什么?【实验仪器】DHQJ-3型非平衡电桥;待测电阻;导线DHQJ-3型非平衡电桥就是专门为教学实验设计得,面板图与内部结构如图所示。它将平衡电桥与非平衡电桥合为一体,可以组成属于平衡电桥得惠更斯电桥、开尔文电桥,也可以组成多种形式得非平衡电桥,就是一种综合性得电桥实验仪器。图2-4-1 DHQJ-3型非平衡电桥面板图图2-4-2 D
2、NQJ-3型非平衡电桥面板示意图1.工作电源负端; 2.R1电阻端; 3.R2电阻端; 4、5.双桥电流端; 6.电阻端;7.单桥被测端; 8.R3电阻端; 9.工作电源正端; 10.数显直流毫伏表;11、12、13、14为R1电阻调节盘,分别为:1000、100、10、1电阻盘;15、16、17、18为R2电阻调节盘,分别为:1000、100、10、1电阻盘;19、20、21、22为R3与电阻调节盘,分别为:1000、100、10、1电阻盘;23.电源指示灯; 24.电源选择开关,分别可选:双桥、3V、6V、9V四种工作电源;25.电桥输出转换开关,扳向下为内接,扳向上为外接;26、27.电
3、桥输出“外接”端;28.屏蔽端,接仪器外壳;29、30.电桥得B、G按钮,即工作电源与电桥输出通断按钮。【实验原理】1、单臂电桥就是平衡电桥,其原理如图2-4-3所示,从图中可知:R1、R2、R3、R4构成一电桥,A、C两端供一恒定桥压Us,B、D之间为有一电压表,当平衡时,BD无电流流过,BD两点为等电位,则:UBC=UDC下式成立: I1R1=I2R2 (2-4-1)I1R3=I2R4 (2-4-2)由于R4=Rx,于就是有 ( 2-4-3)R4为待测电阻Rx,R3为标准比较电阻,式中K=R2/R1,称为比率,一般单臂电桥得K有0、001、0、01、0、1、1、10、100、1000等。本
4、电桥得比率K可以任选。根据待测电阻大小,选择K后,只要调节R3,使电桥平衡,检流计为0,就可以根据(1)式得到待测电阻Rx之值。 (2-4-4)BR4=RxR2R1AR3DGBI1I2CV 图2-4-3单桥得原理 2电桥得灵敏度电桥平衡后,若改变任一桥臂电阻,必然会破坏平衡,使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后,将某一桥臂R改变一小量R,引起检流计偏转为n,则定义电桥灵敏度为 (2-4-5)【实验步骤】1.熟悉DHQJ-3 型非平衡电桥得实验仪器。2.将1、2、3端钮用导线连接,8、9两端钮也用短导线连接。3、 将电桥上得开关24、25拨到合适位置。24为电源选择开关,根据被测阻值大小选择“3V
5、”或“6V”。25为电桥输出开关,本实验为仪器本身数显表测量,可选“内接”。4、被测电阻Rx(高阻)接至7、8两接线端钮如图2-4-4所示。5、 根据待测电阻得大小,调节R1与R2桥臂得值确定比例,然后调节R3使桥路输出电压示数尽可能接近零,再将输入电压逐步调到“6V”、“9V”,仔细调节比较臂最后两位旋钮,使电压示数最接近“零”,记录下R3得大小,根据电桥平衡条件,计算出Rx(高阻)得大小,数据记录在表格1。6、 将Rx(低阻)按图2-4-5接线,从待测电阻Rx两端引出三根接线,其中一端引一根线连接桥路,另一端引出两根线,一根称电位端连到电阻R3上,另一根为电流端连到电源回路上,测量待测电阻
6、得大小,数据记录在表格2-4-27、 撰写符合要求得实验报告,通过计算结果分析桥臂比得改变对电桥灵敏度得影响,并计算电桥灵敏度与电阻箱所引起得不确定度,报告中必须要有实验结果与对本实验得分析或体会。1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rx 图2-4-41 2 3 4 5 6 7 8 9 Rx图2-4-5【注意事项】1. 连接电路得过程中,电源要断开。2. 估计被测电阻大小,选择适用得桥臂比率。3. 接线正确,接线柱必须紧固。【数据记录及处理】(灵敏度)根据实验要求,把数据记录在表格内:表格2-4-1R(蓝)比例R2()R1()R3()R3()nRx()S11:121:231:541:851:10表格2-4-2R(白)比例R2()R1()R3()R3()nRx()S11:121:531:1041:5051:100【思考题】1、为什么用电桥测电阻比用伏安法、欧姆表测电阻更准确？2、电桥得灵敏度与哪些因素有关？3、如果用直流电桥测电表内阻？测量得精度主要取决于什么？