大学物理实验——电桥法测电阻

注意事项
箱式电桥使用时，电源接通时间均应很短，即不能 将B、G两按钮同时长时间按下；测量时，应先按B 后按G，断开时，必须先断开G后断开B。并养成习 惯。 箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室提供的 说明书或资料，按规定取值。 调节比较臂R0的四个电阻旋钮时，应由大到小。当 大阻值的旋钮转过一格，检流计的指针从一边越过 零点偏到另一边时，说明阻值改变范围太大，应改 变较小阻值旋钮。钮动旋钮时，要用电桥的平衡条 件作指导，不得随意乱钮。 测量完毕后必须断开B和G，并仍使短路片处于“内 接”状态，以保护检流计。。
实验内容-2 实验内容
4.仿步骤3，依照从大到小的次序，不断调 节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计 指针指向零。 5.最后，检查平衡电桥的灵敏度：在电桥平 衡时，改变读数旋钮的值，使检流计指针偏 移∆n格，相应的电阻值改变为∆R0 ，计算电 桥的灵敏度
∆n S= ∆R0 R0
1 ' ∆R0 = ∆R0 10
实验内容-3 实验内容
6.依上方法，测量几只阻值不同的电阻 。 7.根据下式估算测量的不确定度 。
0.2 ∆Rx = Rx S
∆n ∆n S= = ∆Rx Rx ∆R0 R0
参考表格
万用表 测Rx （ ） 倍率 K 电阻盘示 值R0( ) 测量值 Rx=KR0( ) 偏转格 量数∆n 量数 R0改变 ∆R0( ) 灵敏 度S ∆Rx=0.2Rx/S
电桥法测电阻
测电阻的方法
测电阻有许多种方法 ,如伏安法、欧 姆表法等 ,它们多数都不同程度地受 到电表精度和接入误差的影响。但 使用电桥法测电阻是一种比较法 ,上 述影响比较小 ,只要标准电阻很精 确 ,检流计足够灵敏 ,那么被测电阻 的结果就有较高的准确度。
实验目的
1 .了解惠斯通电桥测量电阻的原理， 了解惠斯通电桥测量电阻的原理， 了解惠斯通电桥测量电阻的原理 学会正确使用电桥测量电阻的方法； 学会正确使用电桥测量电阻的方法； 2 .了解电桥灵敏度的概念，学习对 了解电桥灵敏度的概念， 了解电桥灵敏度的概念 测量电路系统误差的简单校正； 测量电路系统误差的简单校正； 3 .掌握箱式直流电桥的使用方法。 掌握箱式直流电桥的使用方法。 掌握箱式直流电桥的使用方法
标准度等级指数（ ） 标准度等级指数（C） 倍率 有效量程 分辨力 * **
基准值 （Rs）
桥路电源
×0.001 ×0.01 ×0.1 ×1 ×10 ×100 ×1000
0~9.999 0~99.99 0~999.9 0~9.999K 0~99.99K 0~999.9K 0~9.999M
1m 10m 100m 1 10
实验仪器
“+、-”为外接电源的输人端 、 为外接电源的输人端 钮 “内、G、外”为检流计选择端 、 钮
当“G’和“内”由短路片连接 ’ 则在“ 和 时，则在“G”和“外”间需外 接检流计，在“G”和“外”短 接检流计， 和 接时， 接时，本仪器内置的检流计已接 人桥路之中。 人桥路之中。
实验仪器
实验原理 –线路原理 线路原理
I1 R1 = I 2 R2
I1 Rx = I 2 R0
R1 Rx = R2 R0
R1 Rx = R0 = KR0 R2
K为电桥倍率
R1 Rx = R0 = KR0 R2
在测量时，要先知道Rx的估测值，本 R 实验通过万用表测得，根据Rx的大小选择 合适的电桥倍率，把Rx调到估测值，再细 调，使电桥平衡。 利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消 除了采用其它方法时，由于电表接入而带 来的系统误差，因而准确度也就提高了。
∆n ∆n S = = ∆Rx Rx ∆R0 R0
∆Rx是在电桥平衡后Rx的微小改变量(实际 上待测电阻Rx是不能变的，在测S时，改变的 是标准电阻R0), 而∆n是由于电桥偏离平衡而引 起的检流计的偏转格数，它越大，说明电桥越 灵敏，带来的误差也就越小。 电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低、 检流计本身的灵敏度、四个桥臂的搭配以及桥 路电阻的大小，因此，其并非固定值。
2
2
1 10
0.2
0.2
100 1K
内附 3V
1 0.5 2 2 5
10K 100K 15V 1M
100 1K
实验原理 –电桥的灵敏度 电桥的灵敏度
R1 Rx = R衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡， 实验上是看检流计有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有 限的，例如我们实验中所用的张丝式指针检流计，指针偏转1 格所对应的电流大约为10-6A，当通过它的电流比10-7A还要小 时，指针的偏转小于0.1格，我们就很难觉察出来，假设电桥 在R1/R2=1调到了平衡，则有Rx=R0，这时若把R0改变一个量 ∆R0，电桥就应失去平衡，从而有电流Ig流过检流计，但若Ig小 到我们检觉察不出来检流计偏转时，那么我们就会认为电桥还 是平衡的，因而得出Rx=R0+∆R0，∆R0就是由于检流计灵敏度 不够而带来的测量误差∆Rx。为此，我们引入电桥灵敏度S的概 念，它定义为：
实验内容-1 实验内容
1.先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。 2.将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的 倍率和读数旋钮（比较臂R0），合适的比率将 有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数 旋钮不为零。连接“G”和“外”短接，令电 桥使用内置的检流计和内置的电源。 3.按下电源开关按扭“B” ，使电桥通电。起 初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭 “G” ，可观察到指针的偏转。由偏转方向， 判断读数调节的增减方向，相应调节最大的读 数旋钮，使指针的偏转幅度减少。
面板上的“ ” 面板上的“B” “G” 按钮，前者用于接通电源，后 ” 按钮，前者用于接通电源， 者用于接通检流计支路。 在使用时， 者用于接通检流计支路。 在使用时，“B”、“G” ” ” 两个电健要同时使用，但需先按下“ ” 两个电健要同时使用，但需先按下“B” ，再按下 “G” ；断开时则先松开“G” ，再松开“B” ，以 ” 断开时则先松开“ ” 再松开“ ” 保护检流计。 保护检流计。
电桥灵敏度的测量
在电桥平衡时，使R0改变∆R0 ，而检流计指针 偏离零点0.2格（人眼能觉察到的的界限）。 实际测量中往往是采取在电桥平衡时， R0改 , 变某一值∆R0 ，使指针偏离零点为2格，然后 再取
1 ' ∆R0 = ∆R0 10
实验原理 –电桥的优缺点 电桥的优缺点
电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较， 电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较， 而制造较高精度的标准电阻并不困难， 而制造较高精度的标准电阻并不困难，用电桥 测电阻时，只要检流计足够灵敏， 测电阻时，只要检流计足够灵敏，且选用标准 电阻作为桥臂， 电阻作为桥臂，待测值可以达到其它三臂的标 准电阻具有的准确度。 准电阻具有的准确度。 电桥电路中的检流计只用来判断电流有无， 电桥电路中的检流计只用来判断电流有无，并 不需要提供读数， 不需要提供读数，所以选用的检流计只要求有 高的灵敏度，其它方面并无苛求。 高的灵敏度，其它方面并无苛求。 电桥的缺点主要是操作较烦， 电桥的缺点主要是操作较烦，且不能测量非线 性电阻。 性电阻。