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1、用直流电桥测量电阻 温度系数,重庆大学物理实验中心,一、实验背景,电桥是一种比较式测量仪器，它通常是在平衡条件下将待测物理量与同种标准物理量进行比较确定其数值。它可以用来测量电阻，电容，电感，频率以及温度，湿度，压力等许多物理量，此外在自动控制技术中也有着广泛的用途。电桥具有测试灵敏，准确度高和使用方便等特点。,根据用途不同，电桥分为直流电桥和交流电桥两 大类，按测量范围，直流电桥又分为单臂电桥(又称惠斯登电桥)和双臂电桥(又称开尔文电桥)，惠斯登电桥主要用于精确测量中等大小(即10 范围)的电阻；开尔文电桥适用于精确测量低值(即 10范围内)的电阻。下面介绍用惠斯登电桥测定电阻温度系数。,1
2、掌握用惠斯登电桥测量电阻的原理和使 用方法。 2测定电阻温度系数。,二、实验目的,1、惠斯通电桥（单臂电桥）,三、实验原理,G,A,B,C,D,R1,R2,R3,RX,惠斯登电桥它是由电阻 ， ， 和待测电阻 联成一个封闭的四边形ABCDA，四边形的每一条边称为电桥的一个臂，它的一对角A和C与电池E相连，另一对角B和D与检流计G相连接入检流计的对角线称为“桥”，适当调节 , 和 的阻值，可使B、D两点的电位相等，此时检流计上无电流通过，指针不发生偏转，这叫做“电桥平衡”。,此时有：,2电阻温度系数,大多数物质的电阻是温度的函数。各种金属导体的电阻(某些合金除外)随温度升高而增大，在温度变化不太
3、大的范围内电阻与温度之间存在着线性关系：,称为电阻温度系数,与金属导体不同，由半导体材料制成的热敏电阻，在温度变化不大的范围内，其电阻随温度升高而减小，变化规律不是线性的，而是按指数规律减小其关系式为：,两边取对数则有,注意： 1热敏电阻只能在规定的温度范围内工作，否则会损害元件，导致其性能不稳定。 2应尽量避免热敏电阻自身发热，因此在测量时流过它的电流必须很小。,1熟悉掌握万用表和 QJ24型单臂电桥的使用方法 2将钢丝电阻和热敏电阻放入装有冷水的加热保温容器内，并将它们的两端接在换接开关上。先用万用表分别估测它在冷水中的阻值，再根据此值，适当选用电桥的比率，精确测定它们的阻值，同时记下冷水
4、的温度。 3将加热器接通电源，当其温度比冷水高6 时，断开加热器电源，搅拌，温度逐渐下降，如此重复操作，直到升温间隔 左右，记下此时温度数值。拨动换接开关，分别测出铜丝电阻和热敏电阻的相应阻值(注意观察温度有无变化)，并记录下来。,四、实验原理,4重复第3步，每次升温间隔稳定在 左右，分别测出水温和铜丝电阻，热敏电阻的电阻值，一直升温到 左右，数据不得少于五组。记录表格自拟。 5在直角坐标纸上以 为纵轴， 为横轴作铜丝电阻的 - 图，根据图线求出直线斜率 和 截距，代式子计算在本实验温度范围内铜的电阻温度系数 ，并与公认值比较，求其百分误差。 6用半对数坐标纸以 为纵轴， 为横轴作热敏电阻的
5、- 图，根据图线求出直线的斜率 和截距 ，并写出 的表达式。,测量时要注意 1测量时，必须由大到小的调节可变电阻器的4个旋钮。当大阻值旋钮转过一格，检流计指针从一边越过零点偏向另一边时，说明阻值改变范围太大，应改调小一档阻值的旋钮。 2电桥的平衡状态是指检流计没有电流流过，测量时应使电路时通时断的方式判断，如果电桥真正平衡，那每次通断 时指针都不会动。,什么叫电桥达到平衡？在实验中如何判断电桥达到平衡？ 如何适当选择比率臂 ？ 为什么G要用按钮开关，而不是一般开关？ 电源E与检流计G的位置互换，是否会影响电桥的平衡，为 什么？ 在电桥测量中，你认为哪些因素影响测量精度？ 用电桥测量电表的内阻时，应采取什么措施来保护电表？ 如何估计由于温度的不稳而对实验结果的影响？ 如何估算电桥对实验结果的影响？ 试讨论当比值 增大时，惠斯登电桥的精确性和灵敏 度？,