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会计学电桥是一种用比较法测量的仪量,即将未知量跟已知量相比较进行测量,它具有较高的灵敏度和准确度,在自动控制和瞬息万变动检测中得到广泛的应用。根据用途不同,电桥有多种类型,其性能构造各有特点。在各种电桥中,惠斯登电桥是其中最基本的一种。它通常用来准确测量10—的中值电阻,惠斯登电桥又称直流单臂电桥。【实验目的】【实验仪器】【实验原理】如果两支路的电流、和标准电阻的阻值已知,则可求出。这是从数学表达形式上看。如果从物理实验方面看,要用上式求。还必须解决两个问题:一是、怎样测?若用电流表测则不可避免地存在误差;二是公式是通过并联条件,即相比较的两电阻、两端的电压相同而得到的。怎样确保这个条件?图(2)由于检流计在BD支路像“桥”一样架于BD之间。故称为电桥。、、、称为四个桥臂。称为比例臂。为比较臂。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。=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。惠斯登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,使检流计中电流为零(=0),此时B、D两点间电势相等,电桥达到平衡,于是有,此式即为本实验的测量公式。式中C=R1/R2称为比例系数由测量公式知,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,Rx可由标准电阻R1、R2和Rs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C=R1/R2取成固定比率(倍率)。测量时先确定C,然后调节Rs使电桥平衡,由公式Rx=CRs得到测量结果。【实验内容及步骤】2.取R1::R2=1:1,用万用表粗测Rx值(),调Rs≈Rx,并使Rn阻值最大。接通电源,合闸刀K1,用万用表检测AB和AD两电压,调Rs使之约等;点按检流计电计钮,调Rs使电桥平衡(检流计无电流通过)。调Rn阻值最小,合闸刀K0(使保护电阻短路),再次点按检流计电计钮,微调Rs使电桥完全平衡,记Rs的示值(即Rx值)。3.交换R1与R2的位置,重复步骤2,记下示值R’s,并根据公式求出待测电阻。由自组电桥不确定度公式计算Rx的不确定度,写出结果表达式。电阻箱误差公式,式中α为电阻箱准确度等级,Rs为测量时电阻盘示值,N为测量时实际使用的电阻盘个数。4.取R1::R2=1:2,用万用表粗测Rx值(),重复2、3步骤,求出第二个待测电阻。二.用箱式电桥测电阻1.将电桥上检流计(G)的联接片从“内接”换到“外接”,用万用表粗测待测电阻Rx的阻值,并将Rx接入电桥回路。2.选择适当的倍率(C),粗调四个刻度盘(Rs)与Rx约等,按下B和G健,微调刻度盘,使检流计指针为零。此时,电桥达到平衡,记下Rs的示值和C值。3.在电桥达到平衡基础的上微微改变刻度盘示值,使Rs改变为Rs+ΔRs,观察检流计指针的偏转情况,记下检流计指针偏离平衡位置的格数和ΔRs。4.待测电阻板由2个电阻组成,重复1、2、3步骤分别测出每个电阻及其串联和并联情况下的四个阻值。5.箱式电桥误差公式:,式中α为电桥准确度等级;Rs为测量时刻度盘示值;R0称为基准值,随测量范围变化,定义为各量程内最大的10的整数幂。检流计的误差公式:,式中C为倍率,ΔRs为电桥平衡后刻度盘示值的微小改变量;Δn为改变ΔRs后检流计指针偏离平衡位置的格数。根据箱式电桥的不确定度公式,求出各自的不确定度,并写出结果表达式。【实验教学指导要点】4.自组电桥测量中交换R1和R2是为了消除比例臂电阻不等值的测量误差,第一次测出,交换R1与R2的位置后测出,则。5.箱式电桥自身带有电源,测量中不用再外接电源。使用时B、G两个电健要同时使用,但需先按下B,再按下G;断开时则先松开G,再松开B,以保护检流计。6.选取适当的倍率(C),目的是使箱式电桥上的四刻度盘都被用上,也就是测量值要有四位有效数字。7.箱式电桥在测量中量程不同时,其准确度等级不同,即α的取值有变化,请记录仪器背板上的有关数据。8.测量完毕,应将连接片重新换到“内接”上,以保护检流计。9.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。10.检流计指针不动,除了检流计损坏或锁扣未推下外,原因可能是电路回路未接通或“桥”对角线B、D断开。排除故障的顺序是先用万用表检查电源有关输出,合上开关片后,检查A、C两点间有无电压,最后分段检查