單臂電橋測量中值電阻標準報告.doc

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單臂電橋測量中值電阻 實驗目的 1． 掌握單臂電橋測量電阻的原理和方法，熟悉滑線變阻器的使用。 2． 學會用交換法減少自搭電橋的測量誤差 3． 理解檢流計和電橋靈敏度的概念。 實驗原理 單臂電橋測電阻原理圖 Ｇ 1、單臂電橋的測量原理 如圖如果B、D 兩點的電位相等，接上檢流計后，指針指零，電橋達到平衡狀態(tài)，知：R1／R2＝Rx／R0 所以 Rx＝R1 R0／R2＝P R0 （1） 當P 選定后，Rx的測量精度由R0決定。R0的有效數(shù)字越多，測量結果就越準確。所以P的選取應以盡量使R0讀出最多位數(shù)為原則。 2、交換法修正電橋的誤差 由（1）式知： （2） 利用交換法測量修正誤差，將比較臂R0與被測臂Rx互換位置，重新調節(jié)R0至R0′，使電橋平衡，則： （3） 將（1） 式與（2） 式相比較，得： （4） 此時，根據(jù)儀器相對不確定度的傳遞，有： （5） 于是電阻的不確定度只取決于標準電阻R0 3、電橋的靈敏度 電橋平衡后，若比較臂R改變△R，則電橋失去平衡，有電流Ig流經(jīng)檢流計。但Ig如果小到使檢流計反映不出來，那么實驗者仍認為電橋處于平衡，因此說△R就是檢流計由于靈敏度不夠所帶來的不確定度。所以，電橋靈敏度定義為： （格） （6） 式中是對應于電橋平衡后待測電阻相對改變量所引起的檢流計的偏轉格數(shù) 實驗儀器 5V直流穩(wěn)壓電源（附開關）、滑線變阻器、電阻箱、AC5型直流指針式檢流計、待測電阻板、QJ23(或QJ23a)型直流單臂電橋、導線 操作要點 1. 用自搭電橋測電阻Rx2 ( 約120Ω) (1) 連接線路，取R1∶R2=1∶1左右，用交換法測量Rx2 。 (2) 測電橋的靈敏度：交換后，讀出電橋平衡的比較臂阻值后, 再將比較臂電阻R0改變△R，使檢流計偏轉△d = 5小格，記錄△R值，依據(jù)式（6）計算電橋靈敏度。 2. 用箱式電橋測量電阻板上的三個電阻Rx1、Rx2、Rx3 。 對照實物及儀器底面的電路圖使用儀器，利用內部電源和檢流計，將面板上該連接的地方接好；根據(jù)所給電阻Rx1、Rx2、Rx3的近似值分別選取適當?shù)谋嚷蔖，使每個電阻的測量值均有四位有效數(shù)字；最后參照儀器說明記錄不同比例臂時電橋對應的準確度等級。 數(shù)據(jù)處理 表一：自搭電橋數(shù)據(jù) 電阻 2 121.8 122.0 121.9 0.2 0.2 0.2 所以： 結果表達式： 相對不確定度 表二：靈敏度測量 電阻 靈敏度 2 122.0 6.0格 0.4 2103格 表三：箱式電橋測電阻 電阻 比率 示數(shù) 測量值 結果表達式 1 1 5015 5015 10 0.2% =5.0150.010 2 0.1 1220 122.0 0.3 0.2% =122.00.3 3 0.01 1695 16.95 0.05 0.25% =16.950.05 表中按公式算出 按算出 誤差分析及討論 1． 誤差分析：電橋的靈敏度；電阻箱及檢流計的儀器誤差；各導線的電阻及接觸電阻；電阻箱通電會發(fā)熱，其指示值與實際值不相等。 2． 如何提高自搭電橋的靈敏度：適當提高電源電壓；選擇靈敏度高、內阻低的檢流計；適當減小橋臂電阻Rx＋R1＋R2＋R0的值，且使2＋R1／Rx＋R0／R2的值最小；盡可能減小“橋”上除檢流計外的電阻，使橋上的電壓盡可能降在檢流計上。 預習思考題 1． AC5型直流指針式檢流計面板上的紅、白鎖鈕、電計鈕、短路鈕各起什么作用？使用檢流計應注意哪些問題？ 答：鎖鈕轉向“紅”點，表示內裝的托架把線圈托住，指針不能自由擺動。在不使用檢流計應將其調至此狀態(tài)，避免搬動或受沖擊時震斷懸掛線圈的金屬絲。 鎖鈕轉向“白”點，表示指針能自由擺動，可以進入使用狀態(tài)。 按下“電計”鈕，表示接通檢流計。按下“短路”鈕時，與線圈并聯(lián)的一金屬線將線圈短路，表頭的線圈上不會有電流流過，此時指針穩(wěn)定在按下“短路”鈕瞬間的位置。因此，為使指針迅速回到零位，可在指針擺動到零位時，立即按下“短路”鈕，便可達到目的。 2． 用自搭式電橋測電阻時，10kΩ變阻器起什么作用？應如何操作？ 答：保護檢流計的作用。開始實驗時，應將其滑至接入電阻最大的位置，設定比率臂P，根據(jù)待測電阻，估算比較臂的大小并調至理論位置，接通電源，按下檢流計“電計”鈕，根據(jù)指針偏轉方向進而調節(jié)比較臂的大小。 3． 用箱式電橋測電阻時，比率臂P的選擇應遵循什么原則？ 答：測量盡可能多的位數(shù)為原則，本實驗用的箱式電橋比較臂有四位，故要測量四位有效數(shù)字。 課后思考題 1． 當電橋達到平衡，若互換電源與檢流計的位置，電橋是否仍保持平衡？試證明。 答：仍平衡。因交換前有R1／R2＝Rx／R0成立，互換電源和檢流計后，該式仍成立，各電阻分得的電壓仍然成比例，流過檢流計的電流仍為零。 2． 為什么交換法能減小本實驗的測量誤差？ 答：平衡時有公式Rx＝R1 R0／R2成立，Rx的測量精度由R1、R2和R0決定；交換（只是改變Rx和R0的位置，R1和R2的接觸電阻等不會改變）并達到平衡后，有Rx＝R2 R0’／R1，由上兩式可得Rx＝（R0 R0’）1/2。顯然R1和R2的影響在交換前后抵消，只取決于精密電阻箱的誤差。 評分標準(30分) 1. 實驗文字部分（10）：實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗內容、回答預習思考題。 2. 數(shù)據(jù)處理部分（15）：數(shù)據(jù)表格、計算、結果表達式 3. 分析討論部分（5）：誤差原因分析、課后思考題