大学物理实验4.10 - 筛选电阻

下面是是大学物理实验下学期的筛选电阻的实验，因为教材上没有，所以结合老师的讲解和自己的总结，做出了下面的实验内容，比较详细，希望对大家有所帮助，谢谢。

实验4.10 筛选电阻（讲义）

实验要求:

现需要在100只阻值在 700?到1200?之间的电阻中筛选出阻值为1000?的电阻，要求不确定度不高于1%。并进一步对筛选出的这些电阻进行分组，使得每组内的电阻相互之间阻值的差别不高于 0.1%。为了使筛选既快速、准确又经济的目的，可考虑设计自搭惠斯通电桥、并利用电桥灵敏度的概念对电阻进行筛选。

设计原理：(见直流电桥测电阻实验) 1、电桥平衡时： Rx?2、电桥灵敏度： 定义 S测量?(R2R1Rs

?n?RsRs) ， 分析计算 S理论?Sg?URT,其中RT?R1?R2?RS?Rx

3、本实验中引起不确定度的主要原因有： （1）电桥灵敏度引起的不确定度： Er1??Rx2Rx?Rx1Rx?(???RsRs2??nS测量?R2R22

?RSRS （2）电阻箱阻值不确定度： Er2??R1R1)?()?()

2（本实验中电阻箱级别为 0.1，电阻箱阻值不确度可表示为?R?1%R?0.002N，可以看出对于中等阻值的电阻，第一项远远大于第二项，故有Er2?0.17%为定值）。

（3）导线电阻引起的不确定度：实验中电阻取值较大可以不考虑导线电阻。

因此，测量的总不确定度为：E?Er1?Er2

设计方案：

1、不确定度分析 筛选阻值为1000?的电阻，要求不确定度不高于1%。由前面对不确定度的讨论可知Er2??1%，故设计电桥时只需考虑电桥灵敏度产生的不确定度分量Er1的影响，要求

Er1??1Rx??nS测量?1%

22由此式可以看出，当 S测量?100格，?n?1格 或 S测量?1000格，?n?10格 时 ，都可使Er1?1%，因此使用灵敏度为100格（或1000格）的电桥对电阻进行筛选，当检流计指针偏转不大于1

格（或10格）时，这样的电阻就是满足要求的。

2、合适的电桥灵敏度 进一步考虑对筛选出的这些电阻进行分组，要求每组内的电阻相互之间阻值的差别不高于 0.1%。我们做以下分析：若取S测量?100格，则电阻阻值的差别不高于 0.1%时，检流计指针

偏转格数?n?0.1格，这在实验上是很难分辨的；若取S测量?1000格，则电阻阻值的差别不高于 0.1%时，检流计指针偏转格数?n?1格，因此，选择S测量?1000格是合适的。 3、合理选择电桥参数 根据公式S理论?Sg?URT,其中RT?R1?R2?RS?Rx我们通过合理选择捡流

计灵敏度、电源电动势及四臂电阻值的大小，就可使得S测量?1000格。

例如：取R1?500.0?,R2?500.0?,RS?1000.0?,U?3V,Sg?106格/A,则S?1000格。

当?n?1时， Er1?0.1%；

当?n?10时， Er1?1%。

4、筛选电阻 利用该电桥可将对电阻的筛选及分组同时进行。

先使用一只1000?的精密电阻（精度0.05%）作为待测电阻，调节电桥平衡，并使电桥灵敏度S测量精确地等于100格。然后换下1000?的精密电阻，轮流测量其它待测电阻并记录检流计指针偏转格数。检流计指针偏转在10格内的电阻不确定度小于等于1%；将检流计指针偏转在同一方向同一格内的电阻分为一组，这时各组内电阻阻值相互之间的差别不高于0.1% .

注意事项：

由于电桥灵敏度的理论值与实验值会存在一定差别，实验时应以实验值为准。实验时如果理论值与实验值存在差别，要根据电桥灵敏度计算公式S理论?Sg?URT电源电动势及桥臂电,通过调节捡流计灵敏度、

阻阻值使灵敏度满足要求。

附：

由于实验室提供的待测电阻误差范围偏大，为保证能筛选出合适的电阻，可将筛选阻值为1000?的条件放宽，既先任选一待测电阻调节电桥平衡，以该电阻的阻值作为筛选阻值。

如果实验给出的是箱式电桥，应按照说明书合理使用电桥。通过测量电桥灵敏度确定出检流计指针偏转在几格内电阻阻值的不确定度小于1%；确定出检流计指针偏转在几格内电阻可分为一组并满足不确定度小于等于 0.1%的要求。 评分标准

设计方案：1、按实验要求作不确定度的定量分析。（10分） 2、分析如何合理选择电桥灵敏度和电桥参数。（10分） 实验步骤：1、画出实验电路图。（5分）

2、调节电桥平衡并测量灵敏度，记录R1、R2、Rs、Sg、

△Rs 、△n、S测量的值。（5分）

3、调节检流计灵敏度、电源电动势及桥臂电阻阻值使

E R R2 保护开关K1 R1G Rs Rx K 实验电路图

灵敏度满足要求。记录R1、R2、Rs、Sg、△Rs 、△n、Rs、 S测量的值。（5分）

4、重新使电桥平衡（将Rs拨回平衡时的值），然后换下1000?的精密电阻，轮流测量其

它待测电阻并记录检流计指针偏转格数。（5分）

实验结果：记录在表格中 （10分） >10 左10 左9 左8 左7 左6 左5 左4 左3 左2 左1 右1 右2 右3 R3 右4 右5 右6 右7 右8 右9 右10 >10 R23 R7 R5

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