惠斯登电桥物理实验思考题

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

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.

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

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

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,

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”

一．亥姆霍兹线圈磁场的测定

亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内电流方向一

致，大小相同，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径。其特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区。（简述本实验的注意事项）

答：1.地磁场的影响不可忽略，移动探头测量时需调零 2.准确确定中心轴线 3.如果两线圈接错，可能使亥姆赫兹线圈中间轴线上磁场为零或极小。

二．扭摆法测定物体的转动惯量

1.使用物理天平要注意些什么问题？ 书上P36(新版教材) 2.为什么当摆角不同时，测出的K略有差别？ 答：弹簧的扭转常数K不是固定常数。书上P119 3.本实验忽略了什么因素？通过什么手段来忽略该因素？

答：忽略轴承的摩擦力矩，将止动螺丝拧紧。 4.使用TH-2型智能转动惯量测试仪时要注意哪些事项？

答：测试仪若死机，重新启动，并设定周期数。 5.写出本实验的注意事项 （P119)

三．用霍尔传感器测量螺线管磁场

1.什么是霍尔效应？在科研中友什么用途？(P166下面。) 答：霍尔效应：通有电流i的导体棒B中受洛伦兹力发生偏转使运动导体棒两端产生电势差。 用途：根据霍尔效应，用半导体材料制成霍尔元件，利用它可

1、电磁感应【Q】在实验中我们发现，旋转的铝盘会对磁铁产生牵引力，发过来磁铁也会对铝盘有一个反作用力（磁阻尼力），这个阻尼力会影响实验精度吗？【A】并不会影响实验精度，且铝盘会以一个恒定的频率在转动！原因：步进电机的工作原理，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。因此，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。【Q】大家是否发现在我们这个实验中，铝盘上面挖了六个小孔，你们认为这些小孔会对牵引力产生影响吗？【A】小孔会对牵引力产生影响，牵引力相比没孔的铝盘会变小；每一根铝丝两端都会产生感应电动势，铝盘就相当于多个电源的并联，但是由于小孔的存在，产生的电流可能不稳定，牵引力会有小幅波动，但是小孔并不是改变磁通量的“罪魁祸首【Q】测量磁悬浮力或牵引力时，永磁体的位置对结果有什么影响？比如正对着铝盘圆心与偏离角度的区别；还有永磁体靠近铝盘中心时所受的力与磁体位于铝盘边缘时相比，大小如何？【A】做了几次试验，发现当磁铁在盘内较大距离时力不大，到盘边时较大，远离盘后减小。可推知力与磁铁到盘中心的距离是一个单峰的函数，有水平渐近线。【Q】大家想一下，如果那个轴承完全无摩擦，那么它的转速

实验一．

1求λ时为何要测几个半波长的总长？ 答:多测几个取平均值，误差会减小

2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率？

答 当簧片达到某一频率（或其整数倍频率）时，会引起整个振动源（包括弦线）的机械共振，从而引起振动不稳定。

3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响，应该如何选择？

答 弦线应该比较细，太粗的话会使振动不明显，弹性应该选择较好的，因为弹性不佳会造成振动不稳定

4横波在弦线上传播的实验中，驻波是由入射波与反射波迭加而成的，弦线上不振动的点称为波节，振动最大的点称为波腹，两个波节之间的长度是半波长

5因振簧片作水平方向的振动，理论上侧面平视应观察不到波形，你在实验中平视能观察得到吗？什么情况能观察到，为什么？ 答 平视不能观察到，因为。。。。。。

6为了使lgλ—lgT直线图上的数据点分布比较均匀，砝码盘中的砝码质量应如何改变？ 答 每次增加相同重量的砝码

实验二.

1.外延测量法有什么特点？使用时应该注意什么问题？

答 当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出，为了求得这个值，采用作图外推求值的方法，即先用已测的数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分求出所需要的值 使用时要注意在所要