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1、电桥法测电阻实验教案.doc 实验教学教案 实验名称 电桥法测电阻 实验学时 2 教学反思与批注 每次实验组数 15 每组人数 2 实验类型 基础性 实验目的和要求： 1. 了解桥式电路的基本结构及测量电阻的原理； 2. 掌握自搭惠斯通电桥测量电阻的方法； 3. 掌握桥式电路的连接和调节电桥平衡的方法 实验设备及器材： 便携式 QJ-23a 型箱式电桥. 实验原理： 将待测电阻 R x 与标准电阻并联到电源上，如图 12.1 所示，则有，S B x DR I R I = ，即D S B xI R I R / =. 图 12.1 如果两支路的电流 I D 、I B 和标准电阻的阻值 R S 已知
2、，则可求出 R x .从数学表达形式上看原理很简单，但从物理实验方面看，要用上式求待测电阻阻值，还必须解决两个问题：一是 I D 、I B 怎样测？若用电流表测,不可避免地存在误差；二是公式是通过并联，即相比较的两电阻 R S 、R x 两端的电压相同而得到的怎样确保这个条件？惠斯通 1843 年发明的电桥解决了以上两个问题惠斯通在 AB 和 AD 之间用标准电阻 R 1 、R 2 代替 I D 、I B 在 BD之间用灵敏电流计确定两点等电势这样由图 12.1 改为了图 12.2 的惠斯通电桥(又称单电桥) 图 12.2 在图 12.2 中，R 1 、R 2 、R S 、R x 称为四个桥臂
3、，R 1 、R 2 称为比例臂，R S为比较臂，R x 为待测臂当 BD 两点电势相等时，灵敏电流计 G 中无电流通过，I G =0，指针不偏转，称为电桥平衡，否则电桥不平衡 由于电桥采用待测电阻与标准电阻相比较的方法，而制造较高精度的标准电阻并不困难，同时，灵敏电流计只用来判断有无电流，只要有足够的灵敏度即可，不存在接入误差，因此，用电桥测电阻准确度高，这是电桥测电阻的主要优点 惠斯通电桥是最常用的直流电桥当 B、D 两点间电势不等时，有电流通过检流计，电桥不平衡调节 R S ，使检流计中电流为零(I G =0)，此时 B、D 两点间电势相等，电桥达到平衡，此时，U D =U B 、I 1
4、= I x 、I 2 = I s 、U AD =U AB ,、U Dc =U Bc ,于是有2 2 1 1R I R I = ，S xR I R I2 1= ， S S xkR RRRR = =21 (12.1) 式(12.1)即为本实验的测量公式式中，2 1 /RR k = 称为比例系数由式(12.1)知，当电桥平衡时，四个桥臂的电阻间有一个简单的关系：两相对桥臂电阻的乘积相等 显然，R x 可由标准电阻 R 1 、R 2 和 R S 求得，与电源的电压无关所以，电桥测电阻实质上是比较测量法由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度为了测量方便，箱式电桥上、比例系数2 1
5、/RR k = 取成固定比率(倍率)测量时先确定 k，然后调节 R S 使电桥平衡，由公式S xkR R = 得到测量结果 实验内容与步骤： 1接通电源，将单刀双掷开关拨向"内接'. 2将被测电阻接入 R x 两端，（接入前先用万用表粗略测出阻值）. 3. 粗调调节k和R S ，使之满足R x =R 1 R S /R 2, =kR S, ( R S 的最高档不能为零) 4细调轻轻按下桥中的 G 开关 ,观察检流计指针的偏转情况，若指针向右偏，需要增大 kR S, 若指针向左偏，需要减小 kR S, 直到电流计指针指到"0'位置，电桥平衡。 单电桥测电阻数据记
6、录 实验数据记录与处理： R x =å=5151iSi i Rk= 学生实验报告要求： 实验报告字迹工整，文字简练，数据齐全，图表规范，计算正确，分析全面。 注意事项： 1自组电桥接线时，应先接四个桥臂，再接桥支路，最后接入电源 2用电桥测电阻之前，必须先用万用表，粗测待测电阻的阻值，并调R S R x ，以保护检流计 3自组电桥 R n 调大可减小 G 中电流，降低 G 的灵敏度并保护 G 4必须按规定选择电桥测电压，若电源电压低于规定值，会使电桥灵敏度降低，若高于规定值，则可能烧坏桥臂电阻 5实验过程中为了保护检流计，应特别注意"先粗调（打开 G 开关），后细调（合上 G 开关） 思考题 1惠斯通电桥法测电阻的原理是什么，如何又快又好地把电桥调节平衡？ 2惠斯通电桥法测电阻的主要误差来源是什么？ 次数 电阻 1 2 3 4 5 k R S ()