用惠斯登电桥测电阻实验的误差分析

大学物理实验报告

一、实验综述

1、实验目的及要求

（1）掌握惠斯登电桥测量中值电阻的原理和特点

（2）学会自搭惠斯登电桥测量未知电阻，并掌握计算测量结果的不确定度

（3）了解电桥林灵敏度对测量结果的影响，以及常用减小测量无差的办法

2、实验仪器、设备或软件

电阻箱三个，灵敏电流计，箱式电桥，电源，滑线变阻器，开关，待测电阻。

二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）

1、自组电桥测电阻

(1)按教材搭好线路，Rx≈20Ω，将滑线变阻器触头放中间。

(2)将标准电阻箱Rs选取同Rx接近的值。

(3)粗调，接通电源，将电源电压升到5V。

(4)细调，将电源电压升到10V，调节Rs使电桥平衡，记录Rs左。

(5)将Rs和Rx变换位置，重复步骤3、4，记录下Rs右。

(6)重复步骤3、4、5，测量三次，最后测平衡时的灵敏度。

a.计算Rs左和Rs右的Δ仪

Rs左=21.2Ω Δ仪=0.2*5%+1*2%+20*1%=0.23Ω

Rs右=18.8Ω Δ仪=0.8*5%+8*2%+10*1%=0.30Ω

b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果

Rs左=21.2±0.23/

Rs右=18.8±0.3/=21.2±0.13Ω =18.8±0.20Ω

c.

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析

维普资讯

第 1卷第2 3期2O年 6 OO月出版

大学物理实验P Y I A ) R ME T 0 0 I E H S LE ( I N FC L正G C】

V I1 N . oI3 o2

J t m.

2 0 0O

文章编号: 0— 9420)— 03 o 1 7 23(000 05一 3 0 2

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析陈西园徐铁军 高文责(抚顺石油学院,抚顺.101 ( 130)抚顺建筑工业学校,,113 抚顺 132)

摘要:本文介绍了不确定度的简化模式,并较详细地分析了惠斯登电桥测电阻实验的B类不确定度.

关键词:不确定度;类不确定度; B惠斯登电 桥中圈分类号:411 O4 . 文献标识码: A

不确定度按计算方法的不同分作 A类分量和 B类分量,类不确定度是可以由统计 A方法评定的不确定度分量,一般只考虑测量列的偏差所引起的误差.A类标准不确定度等于测量列平均值的标准差:…

可

u

类不确定度是不能由统计方法评定的不确定度分量.作为简化处理,一般只考虑由仪器误差及测试条件不符合要求而引起的附加误差.要表述成类标准不确定度,还

必须知道误差的概率分布.教学中通常对 B类不确定度采用均匀分布的假定,

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析

维普资讯

第 1卷第2 3期2O年 6 OO月出版

大学物理实验P Y I A ) R ME T 0 0 I E H S LE ( I N FC L正G C】

V I1 N . oI3 o2

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文章编号: 0— 9420)— 03 o 1 7 23(000 05一 3 0 2

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析陈西园徐铁军 高文责(抚顺石油学院,抚顺.101 ( 130)抚顺建筑工业学校,,113 抚顺 132)

摘要:本文介绍了不确定度的简化模式,并较详细地分析了惠斯登电桥测电阻实验的B类不确定度.

关键词:不确定度;类不确定度; B惠斯登电 桥中圈分类号:411 O4 . 文献标识码: A

不确定度按计算方法的不同分作 A类分量和 B类分量,类不确定度是可以由统计 A方法评定的不确定度分量,一般只考虑测量列的偏差所引起的误差.A类标准不确定度等于测量列平均值的标准差:…

可

u

类不确定度是不能由统计方法评定的不确定度分量.作为简化处理,一般只考虑由仪器误差及测试条件不符合要求而引起的附加误差.要表述成类标准不确定度,还

必须知道误差的概率分布.教学中通常对 B类不确定度采用均匀分布的假定,

物理实验报告7_惠斯登电桥测电阻

实验名称：惠斯登电桥测电阻

实验目的：

a．掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和特点以及对电桥灵敏度的检测；

b．学习消除系统误差的一种方法——交换测量法。

实验仪器： QJ—23直流电阻电桥、滑线变阻器、指针式检流计、电阻箱、待测电阻等。

实验原理和方法：

QJ—23直流电阻电桥使用方法：

本次实验的电压选择3V即可。接通电源后，指零仪转换开关拨向“内接”，旋转调零旋钮，将检流计指针调零。使用时，将待测电阻接在电桥的“Rx”处，根据待测电阻的近似数值调节好量程倍率和四个电阻箱。然后将“灵敏度”旋钮按逆时针方向旋转到最小，再按下“B”键（电源开关）以及“G”键（检流计开关），此时指针可能不动；适当调高“灵敏度”，让指针偏转，调节电阻箱，使指针回零；再调高“灵敏度”， 最后在最大灵敏度下，使指针回零，则待测电阻为Rx量程倍率K 总电阻读数R0，测量完每一个电阻后，必须放开“B”键，同时将“灵敏度”调节至最小，再换测其他电阻。

惠斯登电桥原理：

如图，当检流计G指零时，存在关系式：

Uab Uad，即 IabRx IadR1； Ubc Udc，即 IbcR0 IdcR2；

Iab Ibc ， Iad Idc，由此可得：

Rx

R1R2

实验六 用惠斯通电桥测量电阻

【实验目的要求】

1. 掌握惠斯通电桥测量电阻的原理；

2. 学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法。 【实验仪器】

WD -1型滑线式惠斯通电桥，直流稳压电源，滑线变阻器，电阻箱，待测电阻，检流计，开关, 导线等。

【实验原理】

电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差，因此精度不够高。这一方面是由于线路本身存在缺点，另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。所以，为了精确测量电阻，必须对测量线路加以改进。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω)。

惠斯通电桥的原理如图6-l所示。标准电阻 R0、R1、R2和待测电阻RX连成四边形，每一条 边称为电桥的一个臂。在对角A、C之间接电 源E，在对角B、D之间接检流计G。因此电桥 由四个臂、电源和检流计三部分组成。当开关

KE和KG接通后，各条支路中均有电流通过，检 流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作 用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”

“用惠斯通电桥测电阻”教案

【实验目的】

1．掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法； 2．了解箱式电桥测电阻的方法； 3．了解惠斯通电桥的应用。

【实验原理】

1. 电桥简介

如图1，由R1、R2、R0、Rx四个电阻连成一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称做电桥的一个臂，BD称为“桥”。

根据所使用的电源，电桥可分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值

6电阻（1～10?）的精确测量，开尔文电桥可以用于低值电

阻（10～1?）的精确测量。交流电桥除了测量电阻外，还可测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。

由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等图1 特点，所以电桥法是电磁学实验中最重要的测量方法之一，在测量技术中有着广泛的应用。

2. 利用直流单臂电桥测电阻的原理

用三个可调的标准电阻箱R1、R2、R0和待测电阻Rx组成电桥，桥间连接一个检流计G，如图1。接通电源和检流计开关Kb、Kg时，流过R1、R2、R0、Rx、G的电流分别是I1、I2、I0、Ix、Ig。适当调解R1、R2、R0的电阻值，使通过检流计的电流

实验五 用惠斯登电桥测电阻

实验目的

1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理；

2．学会测量电桥灵敏度的方法，并了解提高电桥灵敏度的途径。

实验仪器

电阻箱三只，自组惠思登电桥实验板，直流电源，检流计。

实验原理

“电桥”是很重要的电磁学基本测量仪器之一。它主要用来测量电阻器的阻值、线圈的电感量和电容器的电容及其损耗。

为了适应不同的测量目的，设计了多种不同功能的电桥。最简单的是单臂电桥，即惠斯登电桥，用来精确测量中等阻值（几十欧姆至几十万欧姆）的电阻。此外还有测量低阻值（几欧以下）的双臂电桥，即开耳文双电桥；测量线圈电感量的电感电桥；测量电容器电容量的电容电桥；还有既能测量电感又能测量电容及其损耗的交流电桥等。尽管各种电桥测量的对象不同、构造各异，但基本原理和思想方法大致相同。因此，学习掌握惠斯登电桥的原理不仅能为正确使用单臂电桥，而且也为分析其他电桥的原理和使用方法奠定了基础。

惠斯登电桥的原理如图5－1所示。图中ab、bc、cd和da四条支路

图5－1惠斯登电桥原理图

分别由电阻R1（Rx）、R2、R3和R4组成，称为电桥的四条桥臂。通常，桥臂ab接待测电阻Rx，其余各臂都是可调节的标准电阻。在bd两对角间连接检流计、开关和限流电阻RG

直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图1（a）所示。图中被测电阻Rx，和R2、R3、R4三个已知电阻连接成四边形。四个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac、ob、ad、bd称为桥臂。在电桥的两个顶点a、b之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c、d之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。 当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R2、R3和R4，使c、d两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流Ig=0，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时，有

上式中，R2/R3称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。当电桥平衡时，可以由凡、R3和R4的电阻值求得被测电阻Rx为读数方便，制造时，使R2/R3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、1O、100等。

这样，Rx便为已知量R4的十进制倍数，便于读取被测量。

用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R2、R3和R4足够精确，Rx的测量准确度也就比较高。直流单臂电桥的准确度分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。

由于式（

惠斯登电桥灵敏度的研究

一 实验目的：

1.使用自组电桥测电阻。

2.探究影响电桥灵敏度的因素有哪些，以及他们是如何影响电桥灵敏度的。 二 仪器说明：

电阻箱（5个：R1 R2 R0 RL R’） 直流稳压电源 检流计 开关（2个） 待测电阻（3个：20±1Ω，510±25.5Ω，1800±90Ω） 若干导线 三 实验原理： 1．惠斯登电桥的原理

图5.1为惠斯登电桥的基本线路：

图5.1

四个电阻Rx、R0、R1、R2组成电桥的四个臂，在两组对角线上分别连上检流计和电源，线路BGD就是所谓的“桥”。检流计的指针有偏转时，电桥不平衡；当

I1 Ix，I2 I0，检流计指针指零时，电桥达到平衡，B和D两点的电位相等，有：

I1R1 I2R2，IxRx I0R0，由此可得：

R1R2

R2R0

R1Rx

， 即

Rx

R0

此式为惠斯登电桥的平衡条件，也是测电阻的原理。其中Rx为待测臂，R

0为比

较臂，R1和R2为比例臂， 2．电桥的灵敏度

R1R2

=K为倍率。

当电桥平衡时，若将比较臂R0改变一小量．． R0，检流计偏转n格，定义电桥的灵敏度S为：S

n R0R0

。所谓“电桥平衡”，从理论上讲应是通过检流计的电

流为零，但实际上是靠观察检流计的

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第2 0卷总第 19期 62 0年第 7期 02

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用替代法测电阻的误差分析浙江省台州中学 ( 10 0 37 0 )林辉庆Q。B、2 0 Q 0 C、1 f 0k 2

1问题的提出 电学实验一直是高考命题的热点，自从 20 0 0年至 20 0 2年的《通高等学校招生全国统普一

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( )护电阻尺应为 ( ) 2保 2 A、1 0 Q 0D、2 f 0 k2

考试说明》中明确规定，验的考试目标为实

“计和完成实验的能力”考试范围不再限定设，在《学大纲》中规定的实验，求考生能灵活教要地运用已学过的物理理论、验方法和实验仪实器去处理问题。电学的实验题材更是得到了大

( )可变电阻尺的阻值应选 ( ) 3 3 A、 1 0 Q D、 1 f 0 k2 B、 1 0 Q 0 C、 1k 2 f

根据替代法的原理，图 2从中可以直接读出2=2 0 A,路中的总电阻尺必须大于 0￣回

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