电桥测电阻误差分析

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测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析

测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析

测量电源的电动势和内阻的方法及误差分析介绍在电学中,我们经常需要测量电源的电动势和内阻。

电动势是指电源的电压,是电源对外提供电能的能力。

内阻是电源内部的电阻,是电器运行时电源内部阻碍电流流动的程度。

这两个参数对于了解电源的性能和正确使用电器都非常重要。

本文将介绍测量电动势和内阻的简单方法和常见误差。

测量电动势直流电源我们一般使用万用表来测量电源的电动势。

如果是直流电源,直接将电表的钳形口连接到电源的正负极即可。

在测量前,一定要先检查电源的电压范围,保证电表的量程足够。

如果电源的电动势很小,我们还可以使用放大器来放大信号。

交流电源如果是交流电源,我们一般需要使用交流电压表进行测量。

把表的两个钳形口分别接到电源上,就能得到电源的电动势。

测量内阻理论基础测量电源内部电阻的方法有很多,其中一种简单的方法是用电桥;而另一种更易于实现的方法是测量空载电压和负载电压差异。

这种方法的原理是基于欧姆定律和基尔霍夫电压定律。

下面我们就来介绍具体方法。

空载电压空载电压是指在电源未连接任何负载时电压大小,因此它等于电源的电动势。

我们可以通过万用表测量电源的空载电压。

满载电压当具有电阻的负载电路连接到电源时,相对于空载条件下的电源电动势,电源的电压会下降。

该电压被称为负载电压。

我们可以通过万用表测量电源在负载电路下的电压。

计算内阻假设电源的电动势为E,其内阻为r。

那么,当电源供电到电阻R上时,电路的总电流为I。

应用基尔霍夫电压定律可得:E = V_R + V_r其中,V_R = IR表示电流通过电阻能产生的电势降;V_r = Ir表示流经电源内阻的电流所导致的电压下降。

在测量内阻时,我们假设负载电流已知,从上述公式中可以得到内阻的表达式:r = (E - V_R) / I误差分析在使用上述方法测量电源内阻时,会有一些误差,主要表现为以下两个方面:1.测量误差测量误差来源于万用表的量程误差和内部电阻。

当对于小电流测量时,电表内部分压和电流表内部电阻的影响将非常明显。

电桥测电阻误差分析

电桥测电阻误差分析

电桥测电阻误差分析刘凯歌(徐州师范大学科文学院08自动)摘要从惠斯通电桥基本原理出发,讨论了不易桥臂与易桥臂法测电阻的误差计算方法。

对检流计的电流灵敏度、电桥调节灵敏度及电桥灵敏度进行了分析。

详细介绍了调节误差σRx 的测量方关键词电桥;误差分析;调节误差惠斯通电桥测电阻是一种利用比较法精确测量电阻的方法。

但要使实验结果有很高的可信度,就必须对实验过程进行分析,分析可能引入的误差,对所测数据进行处理。

对此文中将从实验原理出发,分析影响电桥灵敏度的因素。

详细分析各种误差,总结得出了电阻箱在新的检定规程下由等级引人误差的计算公式1电桥原理用惠斯通电桥测电阻常采用不易桥臂与易桥臂两种方法,原理如图1所示。

1.1不易桥臂法原理如图1所示,Rx 为待测电阻,Rs 为选定的调节电阻,实验时根据Rs 的大致范围选定适当的桥臂。

比例K=R A /R B ,只调节Rs 使电桥平衡。

电桥平衡时有:R A /R B =Rx/Rs(1)根据上式便可计算出Rx 值。

1.2互易桥臂法原理测量电路如图1,选定适当的桥臂比例k ,调节Rs 为Rs 1时电桥平衡,则根据式(1)有:Rx=R A ÷R B ×Rs 1(2)将R A 与R B 互易桥臂,但不改变它们的大小,此时电桥平衡被破坏,重新调节R 、至R 二时电桥又处于新的平衡状态,根据式(1)有:Rx=R A ÷R B ×Rs 2(3)R A R BR SRx由(2)和(3)式可得:R x^2=Rs1Rs2(4)2电桥灵敏度M2.1检流计电流灵敏度S若内阻为R g:的检流计中有δI电流变化时,检流计指针偏转格数为δθ,则检流计的电流灵敏度s为:S=δθ/δI=Rg·δθ/δV(5)式中δV为检流计两端电压变化。

2.2电桥调节灵敏度N若调节电阻Rs变化δRs时,检流计指针偏转格数为δθ,则该电桥的调节灵敏度N为:N=δθ/δRs:(6)2.3电桥灵敏度M,电桥调节与检流计的组合灵敏度称为电桥灵敏度,它在数值上等于电桥桥臂有单位相对不平衡值δRs/Rs时,所引起检流计相应偏转格数δθ即:M=δθ/(δRs/Rs)(7)式(6)代人式(7)有:M=N·Rs(8)实验时由于电桥灵敏度的限制,当电桥有微小不平衡时,并不能从检流计中观察到,要提高测量结果的准确度,提高电桥的灵敏度是一个很重要的方面。

电桥实验报告 误差分析

电桥实验报告 误差分析

电桥实验报告 - 误差分析引言电桥是一种用于测量电阻和电容的仪器,常用于工程和科学实验中。

在电桥实验中,我们可以通过测量电桥的平衡点来确定未知电阻或电容的值。

然而,由于各种因素的影响,电桥实验结果可能存在误差。

本文将对电桥实验中的误差进行分析,并提供一些可能的解决方案。

误差来源1. 测量仪器误差测量仪器本身可能存在一定的误差。

例如,电阻表、电容表等仪器可能存在示值误差或者精确度误差。

这意味着即使我们使用相同的标准元件进行校准,仪器的测量结果仍然可能存在一定的偏差。

解决方案:可以通过在实验前对测量仪器进行校准,记录下测量仪器的示值误差或者精确度误差,并在实验中进行相应的修正。

2. 连接线和接触电阻电桥实验中,连接线和电阻器之间的接触电阻可能导致实际电阻值的偏差。

接触电阻的存在会引入额外的电阻,从而影响测量结果。

解决方案:确保连接线和电阻器之间的接触良好,可以通过清洁连接端口、使用良好质量的连接线以及适当的插头设计来减小接触电阻的影响。

3. 温度影响温度的变化会导致电阻值的变化,从而影响电桥实验的结果。

电阻器的电阻值通常随着温度的变化而变化,这可能会引入误差。

解决方案:可以在实验进行之前,将电阻器和其他元件放置在稳定的温度环境中,以减小温度对测量结果的影响。

另外,也可以使用温度补偿电桥来进行实验,该电桥可以在一定程度上抵消温度带来的误差。

4. 悬挂误差电桥实验中,未知电阻或电容的悬挂方式也可能引入误差。

悬挂方式不当会导致电阻或电容与其他元件之间存在额外的电阻或电容。

解决方案:确保未知元件的悬挂方式正确,并尽量减小与其他元件之间的接触面积,以减小悬挂误差的影响。

误差分析在电桥实验中,误差的大小通常可以通过以下公式进行计算:误差=|测量值−真实值真实值|×100%通过计算误差,我们可以评估实验结果的准确性。

结论电桥实验中的误差主要来源于测量仪器误差、连接线和接触电阻、温度影响以及悬挂误差。

为了减小误差的影响,我们可以对测量仪器进行校准,确保连接线和电阻器之间的接触良好,控制实验环境的温度,以及正确悬挂未知元件。

实验报告电桥测电阻实验报告

实验报告电桥测电阻实验报告

实验报告电桥测电阻实验报告实验报告:电桥测电阻实验报告摘要:本实验旨在通过使用电桥来测量未知电阻的值。

通过调节电桥的参数以及观察电桥的平衡状态,我们可以准确地测量出待测电阻的阻值。

实验结果表明,电桥测量电阻的方法是非常有效和可靠的。

引言:电桥是电路中常用的实验仪器之一,用于测量电阻、电容和电感等元件的阻抗。

本实验采用了直流电桥法来测量未知电阻的阻值。

在电桥电路中,根据电桥平衡的原理,调节电桥各参数,使其达到平衡状态,即可准确地测量待测电阻的值。

实验步骤:1. 搭建电桥电路。

将待测电阻与已知电阻相连,组成一条臂。

调节电阻箱,使得电桥的另外两条臂的电阻值与待测电阻的数量级相近。

2. 接通电源并调节电源电压。

确保电流的大小适中,以避免元件损坏。

3. 通过调节电阻箱中的电阻值,使得电桥进入平衡状态。

此时电桥两边的电压相等,电流为零。

4. 记录平衡时各参数的数值。

包括已知电阻值、电阻箱中电阻的值等。

5. 根据电桥平衡条件推导计算未知电阻的阻值。

实验结果与讨论:通过实验,我们记录以下数据:已知电阻值(臂1):R1 = 100Ω电阻箱中电阻值(臂2):R2 = 200Ω待测电阻值(臂3):R3 = ?经过调节电桥参数,我们发现在电桥平衡时,电阻箱中的电阻值为300Ω。

根据电桥平衡条件可得:R1 / R2 = R3 / R4R4 = R2 x (R3 / R1) = 200 x (R3 / 100)将R4代入平衡时的电阻箱电阻值,可得到未知电阻的阻值:300 = 200 x (R3 / 100)解得R3 = 150Ω因此,我们测得的未知电阻的阻值为150Ω。

误差分析:在实际操作中,可能会存在一些误差。

首先,电桥内部的电阻可能会对测量结果产生影响;其次,由于测量仪器的精度限制,测量数值可能存在一定的误差。

在本实验中,我们尽量减小了这些误差的影响,但仍然需要在结果分析中考虑它们的存在。

结论:通过电桥测电阻的实验,我们成功地测量出了待测电阻的阻值为150Ω。

自组惠斯登电桥测电阻中的误差及分析

自组惠斯登电桥测电阻中的误差及分析

自组惠斯登电桥测电阻中的误差及分析电阻是电学中十分基础和重要的物理量之一,而测量电阻的核心工具就是电桥。

电桥具有简单易用和非常高精度的特点,因此广泛应用于电阻的测量中。

然而,在实际测量中,由于许多因素(例如电源电压、电缆阻抗、接触电阻等)的影响,电桥所得到的测量结果往往存在误差。

因此,了解电桥测量中的误差及其来源,对于正确应用电桥进行电阻测量具有非常重要的意义。

以下是自组惠斯登电桥中可能存在的误差及其来源。

一、电源电压误差在惠斯登电桥中,电源是测量电阻的关键因素之一。

电源的电压高低不同,对于测量结果会产生明显的影响。

首先,若电源电压过高,将会导致电流在电桥线路中过度流动,使得行波极度扭曲,从而影响电桥的准确性。

反之,若电源电压过低,会使得测量电桥的分流过小,从而使得电桥准确性降低。

因此,在使用惠斯登电桥时,需维持合适的电源电压,以免对测量结果造成干扰。

二、电桥线路连接误差惠斯登电桥包含多个线路连接,错综复杂,而其接触电阻、电缆阻抗等因素也都会影响到测量结果。

首先,由于线路连接不当或者接触不良,都会产生电阻的附加分量,从而使得测量结果偏高或偏低。

其次,电缆阻抗、接头电阻等因素会对电流的传递和电桥线路的导通产生影响,从而干扰测量结果。

因此,在进行测量时,需注意保持线路的连接良好,尽可能减少接触电阻和电缆阻抗对测量的影响。

三、环境温度误差温度也是影响电桥测量准确性的重要因素之一。

由于电桥中的电阻基本上都是金属制成的,因此,受到温度变化的影响是非常敏感的。

在测量过程中,若环境温度发生变化,则会导致电阻值随之发生变化,从而对测量结果造成干扰。

因此,在进行电桥测量时,应当尽量控制温度在恒定范围内,以保证测量结果的准确性。

四、读数误差读数误差是电桥测量中的另一种误差来源。

惠斯登电桥是通过观察电流表和电压表上的刻度值,得出电桥平衡时的电流和电压,再根据电桥平衡方程计算未知电阻值。

然而,由于观察者的视力、经验等因素,都会产生读数偏差。

实验3.3直流电桥测电阻实验误差分析

实验3.3直流电桥测电阻实验误差分析

清 华 大 学 实 验 报 告系别:机械系 班号:机械51班 姓名:邹诚 (同组姓名: ) 作实验日期 2006年 10月 30日 教师评定:1. QJ-23型单电桥不确定度计算使用QJ-23型单电桥在一定参考条件下(20℃附近、电源电压偏离额定值不大于10%、绝缘电阻符合一定要求、相对湿度40%~60%等),电桥的基本误差极限lim E 可表示为)10%)((lim N CR CR E +±=α ① 在上式中C 是比率值,R 是测量盘示值。

第一项正比与被测电阻值;第二项是常数项,N R 为基准值,暂取N R 为Ω5000,作为实验教学中一种假定的简化处理。

等级指数α主要反映了电桥中各标准电阻(比率臂C 和测量臂R )的准确度。

等级指数α往往还与一定的测量范围、电源电压和检流计的条件相联系。

将各个电阻的测量结果代入上式中得::200ΩΩ±=Ω⨯+⨯⨯±=4918.0)1.050019591.0(%)2.0(1lim E :25ΩΩ±=Ω⨯+⨯⨯±=058.0)01.0500240001.0(%)2.0(2lim E :120ΩΩ±=Ω⨯+⨯⨯±=339.0)1.050011951.0(%)2.0(3lim E :1Ωk Ω±=Ω⨯+⨯⨯±=02.3)150010101(%)2.0(4lim E:11ΩkΩ±=Ω⨯+⨯⨯±=159)10500109010(%)1(5lim E若测量范围或电源、检流计条件不符合等级指数对应的要求时,我们会发现电桥测量不够“灵敏”,即电桥平衡后再改变x R (实际上等效地改变R )而检流计却未见偏转。

我们可将检流计灵敏阈(0.2分格)所对应的被测电阻的变化量s ∆叫做电桥的灵敏阈。

x R 的改变量s ∆可这样测得:平衡后,将测量盘电阻R 认为地调偏到R R ∆+,使检流计偏转d ∆分格(如2或1分格),则按此比例关系再求出0.2分格所对应得s ∆,即 d R C s ∆∆=∆/2.0将各电阻的测量数据代入上式得::200ΩΩ=Ω⨯⨯=∆005.00.411.02.01s :25ΩΩ=Ω⨯⨯=∆001527.01.131001.02.02s :120ΩΩ=Ω⨯⨯=∆003226.02.611.02.03s :1Ωk Ω=Ω⨯⨯=∆04878.01.4112.04s :11ΩkΩ=Ω⨯⨯=∆ 1.0526329.11102.05s 电桥的灵敏阈s ∆反映了平衡判断中可能包含的误差,其值既和电源及检流计的参量有关,也和比率C 及x R 的大小有关。

物理-电学实验中测电阻的方法及其误差分析-吕黎洁

物理-电学实验中测电阻的方法及其误差分析-吕黎洁

电源E:电动势约15V,内阻不计;
电流表A1:量程100mA,内阻r1=20Ω ;
电压表V2:量程2V,内阻r2=2000Ω ;
定值电阻R1:阻值20Ω;
定值电阻R2:阻值3Ω;
滑动变阻器R0:最大阻值10Ω,额定电流1A ;
电键一个,导线若干。 设计电路,写出电压表V1内阻的计算表达式RV1=
U1 U2
实验步骤如下: ①连接线路,将电阻箱阻值调节为0,闭合开关S, 调节滑动变阻器,使电压表满偏; ②保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值, 使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值.
实验中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上 的分压不变,计算可得电压表的内阻为 2520 Ω(结果保留到个位).
六、欧姆表测电阻
多用电表长时间使用后,电源内阻变大,电 动势变小,此因素会造成被测电阻的测量值 比真实值_偏__大_(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(有系统误差)
例6.某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10V)的内 阻(大约几十千欧),该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.
置于2601.0Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表
的内阻为 2550 Ω(结果保留到个位).
五、半偏法测电阻(有系统误差)?
1.闭合S1,调节R1,使G表满偏; 2. 保持R1滑片位置不动,闭合S2, 调节R2,使G表半偏; 3.当G表半偏时,R2=Rg。
测量值<真实值
1.闭合S1、 S2 ,调节R1,使V表满偏; 2. 保持R1滑片位置不动,断开S2, 调节R0,使V表半偏; 3.当V表半偏时,R0=RV。
得:Rx
L2 R L1

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析在惠斯登电桥测电阻实验中通常采用单次测量的方法,因此在这里我们略去A类不确定度的计算,只研究B类不确定度的问题。

即测量仪器的不确定度。

关于箱电桥,如QJ-23型惠斯登电桥,在参考条件下的基本误差限为:)(100X KR c N +±=∆ 其中X为电桥平衡时标度盘示值,单位为Ω;RN 为基准值,等于给定有效量程内最大电阻值的10的整数幂;C为电桥的准确度等级;而K一般取作10。

总的仪器误差限还要再加上由温度、湿度及电源电压等影响量引起的变差极限。

下面我们着重讨论自组电桥的B类不确定度。

图1是惠斯登电桥电路原理图。

调RS的大小至RS1时,电桥平衡,根据电桥原理,有:RX1=(R1/R2)/RS1此时测量的B类不确定度主要是由电阻R1、R2及RS1的量值误差、接触电阻误差及电桥的分辩率误差产生。

若用电阻箱,电阻量值的误差限为电阻箱的基本误差限加上由温度、湿度等影响量引起的变差极限,国家标准已作了明确规定。

电阻箱的基本误差限为:△=±(RN×C%+R0)其中RN为基准值,对于ZX-21直流电阻箱,RN等于其标称值,C代表它的准确度等级,R0是残余电阻。

在本实验中接触电阻的影响应该是很小的,将RX旋钮全调节到零后测量其阻值,可对此作出估计。

电桥的分辩率误差是由电桥的灵敏度的限制而引起的。

电桥的相对电阻灵敏度定义为,在电桥平衡条件下比较臂电阻RS变动△RS时,检流计指针偏离平衡位置n格,即Sr =n/(△RS/RS),因为通常将指针偏转0. 2格作为眼睛能觉察的界限,所以灵敏度的限制而引入的测量误差限可以取作△S =RS/Sr因此,测量的B类相对不确定度为:2121122221111)2.0()()()(r S S R R X B S R u R u R u R u +++=) 其中uR1、uR2和uS1分别是测量R1、R2和RS1的B类不确定度,可uR取为△R/3或取为△R/3。

直流电桥测量电阻实验报告

直流电桥测量电阻实验报告

直流电桥测量电阻实验报告直流电桥测量电阻实验报告引言:直流电桥是一种常见的电路实验仪器,用于测量电阻值。

本次实验旨在通过直流电桥测量电阻的方法,探究其原理和应用。

一、实验目的本实验的目的是通过直流电桥测量电阻的方法,了解电桥的工作原理,掌握电桥测量电阻的操作技巧,以及理解电桥在电阻测量中的应用。

二、实验原理直流电桥是一种基于电位差平衡原理的仪器,常用于测量电阻值。

其基本原理是通过调节电桥中的电阻值,使得电桥两个对角线上的电位差为零,从而达到测量电阻的目的。

电桥的基本结构包括电源、电阻箱、待测电阻和检流计。

三、实验步骤1. 将电桥的电源接入电源插座,并确保电源稳定。

2. 调节电阻箱的阻值,使得待测电阻与电阻箱的总阻值相等。

3. 将待测电阻与电阻箱连接至电桥的两个对角线上。

4. 调节电阻箱的阻值,使得电桥两个对角线上的电位差为零。

5. 读取电阻箱上的阻值,即为待测电阻的阻值。

四、实验注意事项1. 在操作电桥时,应注意电源的稳定性,避免电阻值的误差。

2. 调节电阻箱时,应缓慢调节,以免产生过大的电位差。

3. 在读取电阻值时,应注意读数的准确性,避免误差的出现。

五、实验结果与分析通过本次实验,我们测量了几个不同电阻值的待测电阻,并记录下了实验结果。

根据实验数据,我们可以计算出待测电阻的准确阻值,并与理论值进行对比。

通过比较实验结果与理论值的差异,我们可以评估实验的准确性和精度。

六、实验总结本次实验通过直流电桥测量电阻的方法,深入了解了电桥的工作原理和应用。

通过实际操作,我们掌握了电桥测量电阻的操作技巧,并且了解了电桥在电阻测量中的重要性。

实验结果与理论值的对比,也让我们认识到实验误差的存在,并且提醒我们在实验中要注意准确性和精度。

七、实验改进与展望在实验过程中,我们发现电源的稳定性对实验结果有一定的影响。

因此,今后可以尝试使用更稳定的电源设备,以提高实验的准确性。

此外,可以进一步研究电桥的其他应用,如测量电容和电感等,以扩展实验的深度和广度。

对双臂电桥测量低值电阻实验测量结果的不确定度评价

对双臂电桥测量低值电阻实验测量结果的不确定度评价

对双臂电桥测量低值电阻实验测量结果的不确定度评价摘要:测量不确定度表示测量结果的可信任度。

它适应于给出和使用测量结果的各个领域。

在本文中,首先系统的阐述了测量不确定度发展过程和现代定义,并详细的介绍了测量不确定度的分类,再次为了更加明显的体现测量不确定度的优越性,本文还给出了测量不确定度和测量误差之间的区别,并且详细的给出了各种测量不确定度的计算方法。

最后结合“用双臂电桥测量低值电阻”实验具体说明了如何运用测量不确定度对实验数据进行处理,正确、完整的给出测量不确定度。

关键字:A类不确定度B类不确定度合成不确定度扩展不确定度目录:一、引言... .. (1)二、主体 (1)1、测量不确定度的发展史 (1)2、测量不确定度的定义与分类 (2)3、测量误差与测量不确定度的区别 (3)4、不确定度的计算 (5)5、实验原理 (8)6、实验步骤 (9)7、实验数据记录及处理 (10)三、结论 (11)四、参考文献 (13)一、引言:误差是被测量的测量值与真值的差值,由于被测量的真值通常是未知的,使误差表示法产生了定量的困难。

因此,国际上在20世纪60年代提出了用测量不确定度来定量表示测量结果可信程度的建议。

不确定度是以误差理论为基础建立起来的一个新概念,表示由于测量误差的存在而对被测量值不能确定的程度,他以参数的形式包含在测量结果中,用以表征合理赋予被测量的值的分散性,表示被测量真值所处的量值范围的评定结果。

不确定度的大小,体现着测量质量的高低。

一个完整的测量结果,不仅要给出测量值的大小,而且要给出测量不确定度,以表示测量结果的可信度。

为了更好的掌握测量不确定度在实际中的应用,我们以“用双臂电桥测量低值电阻”试验为例,加以实际说明。

二、主体:测量不确定度的发展史:测量误差常常简称为误差,其定义为“测量结果减去被测量的真值”。

误差的概念至少出现在100多年前。

当时已经知道,在给出测量结果的同时,还应给出其测量误差。

实验测定电源电动势和内阻误差分析

实验测定电源电动势和内阻误差分析

实验测定电源电动势和内阻误差分析实验测定电源电动势和内阻误差分析1. 实验背景在电路中,电源的电动势和内阻是非常重要的参数。

电源的电动势是指电源产生的电压,内阻则是指电源输出电流时产生的电阻。

电动势和内阻的大小直接影响电流和电压的大小和稳定性,因此需要对其进行测定和分析。

2. 实验目的本实验的主要目的是测定直流电源的电动势和内阻,并分析误差。

通过实验可以了解电子元器件的基本性质和电路分析方法,同时也能够熟悉电路测量仪器的使用和数据处理技巧。

3. 实验原理及步骤(1)实验原理本实验采用电桥法测定直流电源的电动势和内阻。

电桥是用来测量电阻或电容的一种装置,可以测定任意两点间电阻之比或电容之比,从而求得待测电阻或电容值。

在本实验中,电桥的平衡态条件是R1/R3=R2/Rx,通过调整电桥上的一些元件,可以让电桥的电流为零,即达到平衡状态。

此时,有下式成立:Ux/U0=R2/(R1+R3),其中,U0为电源的电动势;Ux为待测电阻Rx消耗电流时的电压降;R1、R2、R3分别为电桥上的三个电阻。

(2)实验步骤① 将电桥装置连接好,如图1所示。

② 开始测量前,应先调节电位器,使伏特计读数为零。

③ 调节电桥上的调节电位器,使伏特计读数最小。

④ 记录电桥两端电压U1,U2和两侧电阻R1,R2,R3的数值。

⑤ 更改待测电阻Rx,然后再次测量与记录数值。

⑥ 统计数值,并进行误差分析和处理。

(3)实验注意事项① 在使用电桥时应注意电阻和电容的特性,以及测量的精度和误差。

② 在进行实验前,应检查设备的连接是否正确,以及电源的电压是否稳定。

③ 在测量时应保证实验环境的光线明亮,以便观察仪表的指示值。

4. 实验结果与误差分析(1)实验数据记录本实验共进行了3组测量,分别得到了以下数值。

其中,U1、U2、R1、R2、R3、Rx、Ux分别表示电桥两端电压、电桥电阻与待测电阻消耗电流时的电压降。

| 序号| U1(V) | U2(V) | R1(Ω) | R2(Ω) | R3(Ω) | Rx(Ω) | Ux(V) || --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- || 1 | 2.01 | 2.98 | 500 | 1000 | 1000 | 500.5 | 1.49 || 2 | 2.04 | 2.96 | 500 | 1000 | 1000 | 1002.2 | 1.46 || 3 | 2.02 | 2.97 | 500 | 1000 | 1000 | 1501.6 | 1.44 |(2)实验误差分析通过上述数据可以发现,实验测量中存在着一些误差。

惠斯登电桥测量电阻的误差分析

惠斯登电桥测量电阻的误差分析

收稿日期:1997-09-26惠斯登电桥测量电阻的误差分析钱小霞(南昌大学基础课教学部,南昌330029) 摘要 就惠斯登电桥测电阻引起误差的因素及计算误差的方法进行了分析1关键词 电桥灵敏度,电桥灵敏阈,不确定度中图法分类号 O 44111图1 惠斯登电桥原理图工科大学物理实验中的惠斯登电桥(单臂电桥)是最常用的直流电桥,电路原理如图1所示1电桥平衡时,有R x =R2R 1R s (1)只要电流计足够灵敏,(1)式就能相当好地成立,被测电阻值R x 仅从3个标准电阻的值求得,而与电源电压无关,这过程相当于把R x 和标准电阻相比较,因而测量精度取决于已知电阻1然而,在实际应用中的直流电桥是组合式的直流电桥(箱式),影响电桥误差的因素很多1例如QJ 23A 型电桥,电桥线路如图2所示1图2 单臂电桥线路图第20卷第2期1998年6月南昌大学学报(工科版)Journal of Nanchang University (Engineering &Technology )Vol.20No.2J un.1998电桥平衡与否是根据检流计的偏转来判断的1对已经平衡的电桥有R x =R 1R 2R s,若使R s 改变ΔR s 电桥就会偏离平衡状态,从而有电流I g 流过检流计1若I g 很小,检流计指针的偏离不可能加以分辨,此时仍可以认为电桥是平衡的,因而有R x =R 1R 2(R s +ΔR s )=R x +ΔR x ,其中ΔR x =R 1R 2ΔR s ,是由于电桥不够灵敏而引入的误差1为此,引入电桥灵敏度的概念1当电桥平衡时,将R x 改变ΔR x 检流计偏转Δd 格,则定义电桥灵敏度为S =Δd ΔR x /R x (2a ) 在实际测量中,当电桥平衡时,R s 有微小改变ΔR s ,电桥仍近似平衡,所以用ΔR s /R s 代替ΔR x /R x 1即S 也可表示为S =ΔdΔR s /R s (2b )(2)式说明,电桥灵敏度越高,对电桥平衡的判断越容易,测量结果越准确1灵敏度S 的表达式还可变换为S =S 1・S 2,其中S 1为检流计的灵敏度,S 2为电桥线路的灵敏度,它由电桥线路结构所决定1另外,像QJ 23A 型电桥,其参考条件为:准确度等级为0.2,温度参考值20℃附近,相对湿度25%80%,电源电压偏离额定值不大于10%,检流计阻尼时间4s 以内,测量范围0~11.11k Ω1当满足上述参考条件时,按国际电工委员会IEC 标准,电桥的基本误差极限E lim 可用下式表示:E lim =±a 100(K r R s +K r R N10)(3)K r 为比率值,a 为等级指数,第1项正比于被测电阻值,第2项是常数项,对QJ 23A 型电桥R N 的值可取50001如果实验中不要考虑实验条件偏离上述参考条件时产生的附加误差,通常就把基本误差极限E lim 的绝对值Δa 直接当作测量结果的不确定度1即E lim =Δa ,(3)式写成Δa =±a 100(K r R s +K r 500010)(4)由(4)式计算出的Δa 是在符合上述参考条件下的误差极限1因此,Δa 属于按统计方法算出的不确定分量1如果电阻测量范围或电源、检流计条件等不符合与等级指数对应的要求,则会出现什么情况呢?实验发现,当电桥平衡后,微量改变R x (或等效地改变R s ),检流计未见偏转,说明电桥此时不够“灵敏”1由此,可将检流计的灵敏阈(0.2分格)所对应的被测电阻的变化量Δb 叫做电桥灵敏阈1当电桥平衡后,将测量盘电阻R s 调偏到R s +ΔR s ,检流计偏转Δd 格(大于2分格),按比例K r ΔR s /Δd =Δb /0.21即Δb =0.2K r ΔR s /Δd (5) 不难看出,由(2)式与(5)式得出的电桥灵敏度与电桥灵敏阈存在这样的关系:Δb =0.2K r R s /S由此说明,电桥灵敏度越高,电桥平衡判断越容易,测量精确度越高1而电桥灵敏阈越大,电桥・301・第2期钱小霞:惠斯登电桥测量电阻的误差分析则越不够“灵敏”,测量精确度越低1所以,电桥的灵敏阈Δb 客观上反映了平衡判断中可能包含的误差,它与电源、检流计的参量有关,还和比率K r 及R x 的大小有关1因而Δb 属于非统计方法估计的不确定度分量1要减小Δb 可适当提高电源电压或接更高灵敏的检流计1当Δa µΔb 时,Δb 可忽略不计,如果不是这样,则根据不确定度定义得知,测量结果的总不确定度为ΔR x =E 2lim +Δ2b (6) 目前,工科大学物理实验中的惠斯登电桥实验关于误差计算方法基本上没有采用不确定度,计算误差项一般方法为ΔR x =a %・K r ・R s 1下面将同一实验结果用两种方法分析误差作比较1测量数据见附表1附表 测量数据准确度等级指数a0.2电阻标称值53Ω比率臂读数K r0.01平衡时测量盘读数R s5361平衡后将电流计调偏(Δd 格)3与Δd 对应的ΔR s 10Ω 方法一:ΔR x =±a %・K r ・R s ≈±0.11Ω 方法二:E lim =±a 100(K r R s +K r 500010)≈±0.12ΩΔb =0.2K r ・ΔR s /Δd ≈0.01Ω Δ′R x =E 2lim +Δ2b ≈0.13ΩΔ′R x >ΔR x 由此可见,用不确定度的方法计算该实验的误差能较科学全面地评定误差,在该实验中应推广运用1参考文献〔1〕 清华大学编1物理实验教程:普通物理部分1北京:清华大学出版社,1992〔2〕 王国华主编1工科物理实验1上海:上海科学技术文献出版社,1992〔3〕 赵青生,吕卫星,赵学民编著1大学物理实验1合肥:中国科学技术大学出版社,1993〔4〕 叶奕钅皇,霍彬茹等编1物理实验1哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1986〔5〕 赵万霖,曾金根等编1大学物理实验教程1上海:同济大学出版社,1992The E rror Analysis of Measuring E lectrical R esistancewith Wheatstone E lectrical B ridgeQian Xiaoxia(B asic Courses Depart ment ,N anchang U niversity ,N anchang 330029)ABSTRACT This paper gives a detailed analysis of the factors resulting in errors while electrical resistance is measured with Wheatstone Electrical Bridge ,and the computations to work out the errors are discussed too.KE Y WOR DS electrical bridge sensitivity ,sensitivity valve ,uncertainty ・401・南昌大学学报(工科版)1998年。

电桥实验报告 误差分析

电桥实验报告 误差分析

电桥实验报告误差分析电桥实验报告误差分析引言:电桥实验是物理学实验中常见的一种实验方法,用于测量电阻、电容等物理量。

电桥实验的原理是通过调节电桥中的各个元件,使得电桥平衡,从而得到所需测量物理量的数值。

然而,在实际操作中,由于各种因素的干扰,电桥实验结果往往存在一定的误差。

本文将对电桥实验中的误差进行分析,并提供一些减小误差的方法。

一、误差来源1. 电源电压的波动:电桥实验中,电源电压的稳定性对实验结果有较大影响。

当电源电压波动较大时,会导致电桥不平衡,从而引入误差。

2. 电阻器的精度:电桥实验中常用电阻器作为比较物,而电阻器的精度直接影响实验结果的准确性。

如果使用的电阻器精度较低,就会引入较大的误差。

3. 连接导线的电阻:实验中,连接导线的电阻通常被忽略,但实际上导线的电阻也会对实验结果产生一定的影响。

特别是在电阻较小时,导线电阻的影响更加显著。

4. 温度变化:温度的变化也会对电桥实验结果产生一定的误差。

由于电阻与温度有关,当温度发生变化时,电阻值也会发生变化,从而导致电桥不平衡。

二、误差分析1. 系统误差:系统误差是由于实验设备和实验方法的固有缺陷导致的误差。

例如,电源电压的波动、电阻器的精度等都属于系统误差。

系统误差通常是固定的,可以通过校正和调整来减小。

2. 随机误差:随机误差是由于实验过程中的偶然因素引起的误差。

例如,连接导线的电阻、温度变化等都属于随机误差。

随机误差通常是无法避免的,但可以通过多次实验取平均值的方法来减小。

三、减小误差的方法1. 使用稳定的电源:为了减小电源电压波动对实验结果的影响,可以选择使用稳定性较好的电源。

此外,还可以使用稳压电源或者电源滤波器来提高电源的稳定性。

2. 使用高精度的电阻器:为了减小电阻器的误差,可以选择使用精度较高的电阻器。

在实验中,还可以使用多个电阻器串联或并联的方式来得到更精确的电阻值。

3. 注意导线电阻的影响:为了减小导线电阻对实验结果的影响,可以选择导线截面积较大、电阻较小的导线。

大物实验报告——用电桥测电阻

大物实验报告——用电桥测电阻

实验4.7 用电桥测电阻实验目的1、掌握用电桥测量电阻的原理和方法。

2、了解电桥灵敏度的概念。

3、学习消除系统误差的一种方法一一交换测量法。

实验仪器插板式电路板以及配套的电阻、开关、导线,SPS3203D 型稳压电源,QJ23a 型直流电阻电桥箱,ZX96 型电阻箱(0~99999.9Ω,0.1级,0.1W),JO409 型电流计,待测金属膜电阻(阻值约为500Ω、50kΩ、500kΩ) 等。

实验原理1、惠斯通电桥原理及其特性惠斯通电桥的原理电路图如图所示,四个电阻R1、R2、Rx、R0 分别组成电桥的四个臂,其中Rx称为待测臂,R0称为比较臂,R1/R2的比值称为比率N。

当流过检流计的电流ig=0时,C、D两点电势相等,此时电桥处于平衡状态,可得到Rx=R1*R0/R22、惠斯通电桥的误差分析用惠斯通电桥法测电阻的误差主要由桥臂电阻自身所带来的误差和电桥的灵敏度带来的误差决定。

(1)桥臂电阻引起的误差:当电桥平衡时,被测电阻Rx的准确度取决于R1、R2、R0的准确程度。

为了消除比率N即R1/R2 的比值误差对测量结果的影响,当R1/R2 取1时,保持R1、R2 不变,交换R0、Rx的位置,再调节R0使电桥平衡。

设电桥再次平衡时R0变为R0’,则可得Rx=√(R0*R0’)(2)电桥灵敏度带来的误差:在实验中电桥的平衡是根据检流计指针有无偏转来判断的,如果通过检流计的电流很小,使指针偏转小于0.2 格,就很难从实验上观察出来,这就给测量结果带来误差。

因此,在计算R0引起的不确定度UR0时,除了需要考虑电阻箱的仪器误差外,还需要考虑到电桥灵敏度可能引进的附加误差ΔR0*,即UR0= √((ΔR0仪)^2+(ΔR0*)^2)如果忽略电源内阻,可得S=Si*R1*R0*UAB/(R1*Rx*(R2+R0)+R2*R0*(R1+Rx)+RG*(R1+Rx)*(R2+R0)) 可知,通过改用高灵敏度的检流计和提高工作电压均能提高电桥的灵敏度。

伏安法和桥式伏安法测电阻误差分析比较论文

伏安法和桥式伏安法测电阻误差分析比较论文

伏安法和桥式伏安法测电阻的误差分析比较摘要:将电桥法和伏安法测电阻的原理进行结合,称为桥式伏安法。

这种新思路的测量方法,很好的消除两种方法独立测量时的缺点,也使测量更加简便。

通过伏安法和桥式伏安法测电阻的阻值统计比较,分析桥式伏安法侧阻值的优势所在,得到理论上更精确的阻值,从而理解桥式伏安法测阻值决定精度的关键以及注意事项所在。

关键字:伏安法电桥法桥式伏安法阻值比较误差分析桥式伏安法是在伏安法的基础上建立的,对伏安法需要重新认识。

我们需要清楚的了解和探讨这种方法的优点和可行性,更关键的是在不同测量环境下该方法的误差与伏安法误差进行比较,更加深入全面了解桥式伏安法的特性。

一、伏安法与桥式伏安法概述1.1 伏安法测电阻伏安法测电阻是用电压表和电流表分别测出待测电阻两端的电压和流过电阻的电流,然后用欧姆定律公式计算出待测电阻的值。

但电表内阻阻值对测量有影响,这种影响使内接法和外接法都无法从电压表和电流表同时直接准确读出待测电阻的电压和电流。

[1][2]由缺陷和局限性得到的结果在高中阶段也是可以理解的。

而侧阻值实验的精度在不断提高,桥式电桥法便是在这种情况下出现。

1.2 桥式伏安法测电阻由于内接法和外接法都存在实验理想化下的局限性,现在已经发明了四种新接法。

[2]这种不需要理想化并且直接避开器件局限性的电路很好。

但由于需要增加补偿线路,因此这四种新接法都比较复杂。

高中生在他们的水平上不是很容易接受。

我们主要在于探讨桥式伏安法的优点和可行性,更关键的是在不同测量环境下该方法的误差与伏安法误差进行比较,更加深入全面了解桥式伏安法的特性。

此方法非常巧妙地以电桥平衡原理为基础,不需补偿线路即能完全消除电表内阻的影响。

二、桥式伏安法与伏安法侧阻值的结果比较及误差分析2.1 电桥参数不同下的结果比较通过调节电桥的参数比分别为1:1、1:2等两组按r3和r4阻值由小到大做多组实验,分析得到两种方法在不同电桥参数下的曲线对比图。

大学物理实验报告--直流电桥测电阻实验

大学物理实验报告--直流电桥测电阻实验

自组直流电桥测量电阻创建人:总分:得分:一、实验目的与实验仪器共10 分,得分目的:1.理解惠斯通电桥的平衡原理及桥式电路的特点。

2.学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。

3.了解影响电桥灵敏度的因素,并对测量结果进行误差分析。

实验仪器:直流稳压电源,开关,四线电阻箱(3个),滑动变阻器(2个),待测电阻(3个),检流计,导线若干。

二、实验原理共15 分,得分1、惠斯通电桥的工作原理惠斯通电桥原理,如图6.1.2-1所示。

图6.1.2-12、电桥的灵敏度电桥是否平衡,是由检流计有无偏转来判断的,而检流计的灵敏度总是有限的,假设电桥在R1/R2=1时调到平衡,则有R x=R0,这时若把R0改变一个微小量△R0,则电桥失去平衡,从而有电流I G流过检流计。

如果I G小到检流计觉察不出来,那么人们会认为电桥是平衡的,因而得到R x=R0+△R0,△R0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△R x。

引入电桥的灵敏度,定义为S=△n/(△R x/R x)式中的△R x 是在电桥平衡后R x 的微小改变量(实际上若是待测电阻R x 不能改变时,可通过改变标准电阻R 0的微小变化△R 0来测电桥灵敏度),△n 是由于△R x 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数,△n 越大,说明电桥灵敏度越高,带来的测量误差就越小。

S 的表达式可变换为S=△n/(△R 0/ R 0)= △n/△I G (△I G /(△R 0/ R 0))=S 1S 2其中S 1是检流计自身的灵敏度,S 2=△I G /(△R 0/ R 0)由线路结构决定,故称电桥线路灵敏度,理论上可以证明S 2与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等有关。

3、交换法(互易法)减小和修正自搭电桥的系统误差自搭一个电桥,不考虑灵敏度,则R 1、R 2、R 0引起的误差为△R x / R x =△R 1/ R 1+△R 2/ R 2+△R 0/ R 0。

为减小误差,把图6.1.2-1电桥平衡中的R 1、R 2互换,调节R 0,使I G =0,此时的R 0记为R 0’,则有R x =R 2/ R 1 R 0’这样就消除了R 1、R 2造成的误差。

双电桥测量低电阻实验总结

双电桥测量低电阻实验总结

双电桥测量低电阻实验总结这学期的物理实验,我学到了很多平时不了解的知识,实验是物理学的基础,许多理论就是多次实验而得出的结论。

我们要重视实验课,注重理论与实践相结合。

通过这门课程,我们掌握了科学实验的基本技巧、基本方法和基本技能,提高了分析与解决实际问题的能力。

现对我做过的双电桥测量低电阻实验做一个总结。

实验误差分析双电桥测量低电阻实验的实验原理是通过惠斯通电桥来测量电阻,然而常见的惠斯通电桥测量低电阻,其接触电阻和引线电阻的影响无法消除,严重影响测量的准确性。

改进后的双电桥巧妙地将接触电阻、引线电阻等附加电阻转移成了电源内阻和阻值较大的桥臂中,在电桥平衡时,消除了附加电阻对测量结果的影响。

然而该实验的测量结果仍然会有一定程度上的误差。

主要有以下几点引起的误差:(1)双电桥的读数存在误差。

这种误差可通过多次测量来尽量减小(2)对铜杆直径的测量存在误差。

(3)电桥灵敏度引起的误差。

在对实验结果的不确定度进行计算的时候, 发现在电阻与铜棒长度两个可以导致误差的变量来源中 电阻占据主要位置。

而对电阻的影响有很大一部分来自于双电桥的灵敏度。

双电桥的灵敏度受几方面的影响。

1.双电桥的检流计的灵敏度越高,内阻越小,双电桥的灵敏度越高。

2.桥臂电阻越小,电桥灵敏度越高。

3电源工作电压越大灵敏度越高。

由误差分析可知,增大电路的工作电压可以提高电桥的灵敏度,但是绝对不能为此盲目提高电源电压,因为电源电压的增大是受待测电阻和标准电阻的允许功率,还有电阻升温的限制的。

由此也可以知道,测量持续的时间越长,电路产生的焦耳热也就越多,为了避免由于电路工作对电阻造成的升温影响,应该在可能的范围内尽量缩短测量时间。

实验过程中应当注意以下几点:1、为了保护检流计,每次都应该先粗调再细调,并采用跃接的方法。

2、基于实验原理的需要,要尽量减小跨线电阻,所以连接待测电阻与标准电阻的应该是短而粗的适当材料的导线。

3、电子检流计使用前应该先调零4.接线柱要拧紧,接触要紧密,以减少接触电阻。

惠斯通电桥测电阻实验的讨论

惠斯通电桥测电阻实验的讨论

惠斯通电桥测电阻实验的讨论
惠斯通电桥是一种测电阻的实验装置,在实验中,我们会通过调整电桥的各种参数,使其达到平衡状态,从而推算出待测电阻的值。

本文将对该实验进行讨论,包括电桥的原理、使用方法、误差分析等方面。

首先,我们需要了解电桥的原理。

惠斯通电桥是利用电桥平衡原理来测量电阻值的装置。

电桥有四个电阻分支,一般分别为R1、R2、Rx(待测电阻)、R4。

通过调整其中的电阻值,使得电桥中没有电流流过,即电桥处于平衡状态,此时可以根据已知的电阻值来推算出待测电阻的值。

接下来,我们需要了解使用电桥的方法。

在实验中,我们需要先接好电路,再通过调整电桥的各种参数,使其逐渐接近平衡状态。

调整的参数包括电源电压、可变电阻器、待测电阻等。

当电桥达到平衡状态时,读取电桥两侧的电压值,并根据已知的电阻值来计算出待测电阻的值。

最后,我们需要进行误差分析。

在实验中,误差来源主要有两种,一种是仪器的误差,另一种是操作误差。

仪器误差包括电桥内部电阻、电源电压波动等,操作误差包括接线不良、电路参数调整不准确等。

在实验中,我们需要采取一些措施来降低误差,例如使用精度更高的电阻器、稳定的电源等。

综上所述,惠斯通电桥是一种测电阻的实验装置,通过调整电桥的各种参数,使其达到平衡状态,从而推算出待测电阻的值。

在实验
中,我们需要了解电桥的原理、使用方法、误差分析等方面,以获得更加精确的实验结果。

电桥实验报告 误差

电桥实验报告 误差

电桥实验报告误差电桥实验报告:误差引言电桥实验是一种常用的测量电阻值的方法,其原理是基于电桥平衡条件。

然而,在实际操作中,我们常常会遇到一些误差,这些误差可能来自于实验仪器的精度限制、环境因素以及操作者自身的技巧等。

本文将探讨电桥实验中的误差来源及其对测量结果的影响。

误差来源一:仪器精度限制在电桥实验中,我们通常使用的是滑线电阻箱和电阻计等仪器。

然而,这些仪器的精度是有限的,存在一定的误差。

例如,滑线电阻箱的刻度可能存在一定的偏差,电阻计的读数也不一定完全准确。

这些仪器的误差会直接影响到电桥实验的测量结果。

误差来源二:环境因素环境因素也是电桥实验中的一个重要误差来源。

例如,温度的变化会导致电阻值的变化,从而影响电桥实验的测量结果。

此外,湿度、电磁干扰等因素也可能对实验结果产生一定的影响。

因此,在进行电桥实验时,我们应尽量保持实验环境的稳定,减小这些因素对实验结果的干扰。

误差来源三:操作者技巧操作者自身的技巧也会对电桥实验的测量结果产生影响。

例如,在调节电桥平衡时,操作者的手眼协调能力、经验水平等都会对结果产生影响。

此外,操作者在连接电路时的接触电阻也可能引入误差。

因此,为了减小这些误差,操作者需要熟练掌握实验操作技巧,并严格按照实验要求进行操作。

误差对测量结果的影响误差的存在会导致电桥实验的测量结果与真实值之间存在一定的差异。

误差的大小取决于误差来源的多少以及其对测量结果的影响程度。

在实际测量中,我们可以通过一些方法来估计和减小误差。

例如,重复测量多次并取平均值可以减小随机误差的影响;通过校准仪器可以减小仪器本身的误差;在实验操作中,我们可以注意细节,减小人为误差的引入。

结论电桥实验是一种常用的测量电阻值的方法,但在实际操作中,我们常常会遇到一些误差。

这些误差可能来自于仪器精度限制、环境因素以及操作者技巧等。

误差的存在会对测量结果产生一定的影响。

因此,在进行电桥实验时,我们应尽量减小误差的引入,提高测量结果的准确性。

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电桥测电阻误差分析
刘凯歌
(徐州师范大学科文学院08自动)
摘要从惠斯通电桥基本原理出发,讨论了不易桥臂与易桥臂法测电阻的误差计算方法。

对检流计的电流灵敏度、电桥调节灵敏度及电桥灵敏度进行了分析。

详细介绍了调节误差σRx 的测量方
关键词电桥;误差分析;调节误差
惠斯通电桥测电阻是一种利用比较法精确测量电阻的方法。

但要使实验结果有很高的可信度,就必须对实验过程进行分析,分析可能引入的误差,对所测数据进行处理。

对此文中将从实验原理出发,分析影响电桥灵敏度的因素。

详细分析各种误差,总结得出了电阻箱在新的检定规程下由等级引人误差的计算公式
1电桥原理用惠斯通电桥测电阻常采用不易桥臂与易桥臂两种方法,原理如图1所示。

1.1不易桥臂法原理
如图1所示,Rx 为待测电阻,Rs 为选定的调节电阻,实验时根据Rs 的大致范围选定适当的桥臂。

比例K=R A /R B ,只调节Rs 使电桥平衡。

电桥平衡时有:
R A /R B =Rx/Rs
(1)根据上式便可计算出Rx 值。

1.2互易桥臂法原理
测量电路如图1,选定适当的桥臂比例k ,调节Rs 为Rs 1时电桥平衡,则根据式(1)有:
Rx=R A ÷R B ×Rs 1(2)
将R A 与R B 互易桥臂,但不改变它们的大小,此时电桥平衡被破坏,重新调节R 、至R 二时电桥又处于新的平衡状态,根据式(1)有:
Rx=R A ÷R B ×Rs 2(3)
R A R B
R S
Rx
由(2)和(3)式可得:
R x^2=Rs1Rs2(4)
2电桥灵敏度M
2.1检流计电流灵敏度S
若内阻为R g:的检流计中有δI电流变化时,检流计指针偏转格数为δθ,则检流计的电流灵敏度s为:
S=δθ/δI=Rg·δθ/δV(5)
式中δV为检流计两端电压变化。

2.2电桥调节灵敏度N
若调节电阻Rs变化δRs时,检流计指针偏转格数为δθ,则该电桥的调节灵敏度N为:
N=δθ/δRs:(6)
2.3电桥灵敏度M,
电桥调节与检流计的组合灵敏度称为电桥灵敏度,它在数值上等于电桥桥臂有单位相对不平衡值δRs/Rs时,所引起检流计相应偏转格数δθ即:
M=δθ/(δRs/Rs)(7)
式(6)代人式(7)有:
M=N·Rs(8)
实验时由于电桥灵敏度的限制,当电桥有微小不平衡时,并不能从检流计中观察到,要提高测量结果的准确度,提高电桥的灵敏度是一个很重要的方面。

下面分析影响灵敏度的因素。

电桥平衡时,若调节Rs有一增值δRs,电桥平衡就被破坏,如图1示,BD间就会产生一电压δV,检流计指针亦会显示出相应的偏转格数δθ,设电桥的工作电压V AC=V,K2断开时有:
3不易桥臂测电阻误差计算
3.1调节误差σRs的计算
3.1.1σRs的确定
桥臂比例K选定后,调节Rs使电桥平衡,但由于调节灵敏度的影响,当观测到电桥平衡时,实际上调节电阻有一不确定的范围称为Rs的调节误差σRs,一般σRs按如下两种方法确定。

(1)电桥平衡后,再略微改变Rs,且通过K2的通断使检流计指针显示出可观察到的最微小的颤动,则此时Rs,的改变量△Rs即为Rs的调节误差σRs.
(2)电桥平衡后改变Rs值使检流计指针偏转Δθ个分度,若此时Rs的改变量为ΔRs,则Rs的调节误差σRs为:
σR s=1/n·﹙△Rs/Δθ)(14)
式中n一般取10,即以指针偏转1/10分度为最小可观察量。

但视情(人眼的观察力、分度的大小等)n亦可取20,10,5,4,2,1。

将式(6)代人(14)有:
σRs=1/(nN)(15)
一般以第(2)种方法测量出的Rs的调节误差较第(1)种方法测量结果为大。

实验时可任选一种方-法进行测量与计算。

3.1.2σRx的计算
由于Rs有一调节误差σRs,而Rx=RA÷R B×Rs,所以Rx也有一相应不确定值σRx称为调节误差。

R A、R B在实验时不予调节,所以不会给Rx引入调节误差。

由Rx=RA ÷R B×Rs根据误差传递规律有
σRx=RA÷RB×σRs(16)
如果由此计算出调节误差未影响实验的精度要求,则可进行实验。

否则应从如下几方面进行改进
(i)选择适当的桥臂比例k。

如果待测电阻在Rs的调节范围内,那么可以证明K=1
时,电桥灵敏度M最大。

证明如下:
(ii)提高电桥灵敏系数a。

通过适当增大电桥工作电压和选择灵敏度较高的检流计可实现增大。

4互易桥壁法误差计算
4.1σRx的计算
设互易前Rs=Rs1时电桥平衡,其调节误差为σRs1,,(σRs的确定见本文3.1)互易后Rs=Rs2时电桥平衡,其调节误差为σRs2,则根据式(4)和偶然误差的传递规律有:
(17)
4.2Δ`Rx的计算
根据式(4)有
两边平方后展开,并略去高次项得:
(18)
5结语
对测量各种误差处理得正确与否,直接影响着实验结果的精确度。

如果通过实验计算出Rx=389.625ΩσRx=0.4ΩΔ`Rx二0.2Ω,则实验结果应表述为: Rx士σRx=(389.6士0.4)Ω,允许基本误差为0.2Ω。

参考文献
1贾玉润,王公治,凌佩玲.大学物理实验.上海:复旦大学,1990
2龚镇雄,普通物理实验.北京:高等教育出版社,1989
3王玉梅,常德师范学校电桥测电阻。

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