惠斯登电桥与多用电表的实验 实验报告

大学物理实验报告及数据处理

广东第二师范学院 实验报告

生物系12科学教育 曾娜 12550803026

指导老师：

林佩珠老师2013/10/22

实验一：惠斯登电桥测量电阻

一、实验目的

(1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。

(3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。

二、实验仪器

板式惠斯登电桥、电阻箱、滑线电阻、灵敏电流计、直流稳压电源、箱

式惠斯登电桥、多用电表、待测电阻若干只

三、实验原理

1. 惠斯通电桥的测量原理

如图E1-1 所示，由标准电阻0 R 、1 R 、2 R 和待测电阻x R 组成一个四边形， 每一条边称为电桥的一个臂，在对角 A、B之间接电源E，对角C、D之间接入

检流计G 。适当调节0 R 、1 R 、2 R 阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C、D

两点等电位，电桥达到平衡，平衡时：

图

E1- 1

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(2).电桥的灵敏度

式(E1-3)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R，若我们把R改变一个微小量ΔR，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为

S

n

RR

(E1-4)

式中，ΔR为电桥平衡后电阻R的微小改变量，Δn为电阻R变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR/R的反应能力。

(3) 滑线式惠斯通电桥

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滑线式惠斯通电桥的构造如图

E1-2所示。 图E1- 2

A、B、C是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A、B之间为一根长度为L、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD段的长度为L1、电阻为R1，DB的长度为L2、电阻为R2，因此当电桥处于平衡状态时，有

Rx

R1LL

R0 1R0 1R0 R2L2L L1

(E1-5)

式中，L1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E串联了一个滑线变阻器RE，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R0与Rx的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定Rx之后，保持R1、R2不变（即D点的位置不变），将R0与Rx的位置对调，重新调

，使电桥达到平衡，则有 节R0为R0

所以

Rx

R2LL L1

2R0 R0R0

R1L1L1

(E1-6)

Rx

R2LL L1

2R0 R0R0

R1L1L1

(E1-7)

由式(E1-7)可知，Rx与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明当K=R1/R2=1时，电桥的灵敏度最高，由于灵敏度限制而引起的误差最小，显然我们应在此最佳条件下测量。为此测量时可先将D点放在电阻丝的中间，调节R0的值，使电桥尽量接近平衡，然后再微调D点的位置即可使电桥达到平衡。

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(4).QJ23箱式惠斯通电桥

如果将图E1-1 中的三

只电阻( 0 R 、1 R 、2 R )，检 流计、电源开关等全部器件 封装在一个箱子里，就组成 了使用方便且便于携带的箱 式电桥，本实验用QJ23 型 直流电桥，面板布置如图E1-3 所示。在面板的左上方是比例臂旋钮(量程变换器)，比例臂1 2 R、R 由 8 个定位电阻

串联而成，旋转调节旋钮，可以使比例系数K 从0.001 改变到1000 共7 个档，在 不同的倍率档电阻值的测量范围和准确度不同，如表E1-1。

图E1- 3

面板右边是作为比较臂的标准电阻0 R ，它是由4 个十进位电阻器转盘组成，

最大阻值为9999Ω ；检流计安装在比率臂下方，其上有调零旋钮；将待测电阻接在Rx两接线柱之间；“B”是电源的按钮开关，“G”是检流计的按钮开关；使用箱内电源和检流计时应将“外接”短路；当电桥平衡时，待测电阻由式(E1-3)可得。

四、实验内容与步骤

1、按图2接好电路，并用滑动变阻器R5和电阻箱

R的阻值调到最大。

2、由电阻标称值读出Rx，然后选取R使其接近Rx的数值。 3、在实验过程中慢慢将R调 为0，使得G的值为0，这时可以估计出R4的值。记下R4的值。 五、实验数据

图2

公式：R1/R2=Rx/R4

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六、实验反思

1、要注意电源的大小，有时候电流过大，容易烧坏小电阻，比如当RX为20Ω，电源要调小一点，滑动变阻器要调大电阻。

2、要注意电源开通前，滑线变阻器要调到最大阻值，而且R也要最大，这样才能保护灵敏电流计和RX。

3、选用R1/R2的比值要按一定的规律来记录数据。

4、电阻箱的接线不能接错，还有转换的时候也不能忘记每个都要换。

实验二：多用电表的使用

一、实验目的：掌握多用电表的使用方法，使用多用电表检测和判断简单直流电路故障的使

用方法。 二、实验仪器：MF—30型多用电表、电阻箱、直流稳压电

源、滑动变阻器、直流电压表、直流电流表

三、实验原理

（一）、 多用电表的构造和用途

如图1-60所示为多用电表外形图，多用电表是一种多

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量程、多用途的测量交直流电学量的仪器，可以测量电阻、交直流电压和电流. 具体名称如下，①表盘，表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度；②选择开关及各种量程；③机械调零螺丝，用于调整电流、电压零点；④欧姆表的调零旋钮，用于调整欧姆零点；⑤表的接线插孔，红表笔插○+孔，黑表笔插○-孔. （二）、多用表中的欧姆表原理

欧姆表的原理是依据闭合电路欧姆定律来完成对表的改装. 其内部电路如图1-61甲所示. 当红、黑表笔间断开时，表的指针不偏转，此时外接电阻为∞，当红、黑短接时，调节调零电阻，让

指针满偏，此时回路中电流最大

Ig= ，外接电阻为零. 当红黑表笔间接电阻

Rx时，回路中的电流I= ，每接一个电阻Rx都将有一个电流与之对应. 因此

我们可以将电流的表盘刻度改为电阻的刻度. 从电流I与电阻Rx的关系可以看出，它们的关系不是一种线性关系，因此，当电流刻度均匀时，电阻的刻度是不均匀的，在图1-61乙

中画出了表盘中电流刻度与电阻刻度对应的示意图.

⑴当I=Ig时，Rx=0,当I=0时，Rx=∞ ⑵当I=

EE

及I= 得

R0 r rgR0 r rg Rx

Rx=R0+r+rg.（中值电阻）

R中=R内= R0+r+rg（注意：换用不同的倍率，中值电阻不同，故每换一次挡，必须重新调零） 同理可得

Ig2

时，由Ig=

I=

34

Ig4

时，Rx=3(R0+r+rg),

I=Ig时，Rx= (R0 r rg)

13

⑶表盘刻度的确定

设电流的满偏电流的n分之一，则测得阻值为（n-1）R …… 此处隐藏：3749字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……