惠斯登电桥探究性实验报告范文.docx

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惠斯登电桥探究性实验报告范文

惠斯登电桥（探究性实验报告范文）

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：

R1R2R0RLR’）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R某、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

I1I某，I2I0，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：

I1R1I2R2，I某R某I0R0，由此可得：

R1R2

R2R0

R1R某

，即

R某

R0

此式为惠斯登电桥的平衡条件，也是测电阻的原理。

其中R某为待测臂，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

nR0R0

。

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指针偏转与否来确定的，当偏转很小时人眼难以分辨，以至我们认为电桥是平衡的，这样会带来测量误差。

设检流计偏转n格（一般n0.2格）人眼刚能分辨出，则由电桥灵敏度引入的被测量R某的相对误差为

R某R某

nS

，绝对误差为R某

nS

R某。

可见

S值越大，电桥越灵敏，因此

带来的误差就越小。

理论可知：

S

ESG

（R某R0R1R2）（2

R某R1

R2R0

）Rg

，式中E为电源电动

势，SG为检流计灵敏度，Rg为检流计内阻。

电桥的灵敏度与下列因素有关：

（1）与检流计的灵敏度SG成正比。

但检流计灵敏度不能太大，否则电桥平衡不易调节，应选取灵敏度适当的检流计。

（2）与电源的电动势E成正比。

（3）与检流计的内阻Rg有关。

检流计的内阻越小，电桥越灵敏；但内阻较大时，电桥易调节平衡。

在电桥远远偏离平衡时，R'应取较大值，接近平衡时，应调小。

（4）与电源的内阻rE和限流电阻RL有关。

限流电阻增大，灵敏度降低，减小限流电阻，灵敏度增大。

（5）与四个臂的搭配和桥路电阻的大小有关。

（6）另外引线电阻和接触电阻也会影响电桥灵敏度，但其是引入系统误差。

四进行实验：

一、自组惠斯登电桥测量电阻

实验步骤:

1．检流计调零，电源电压为2V。

2．按照原理图连接电路。

3．选择合适倍率（取K=1），分别测三个待测电阻的电阻，电桥平衡时记下R0的值。

改变R0的值，使指针左右分别偏转几（2-6）格，记下R0的值。

二、探究影响（自组）惠斯登电桥灵敏度的因素

（一）检流计灵敏度SG对电桥灵敏度的影响：

实验过程：

1、检流计调零，将检流计灵敏度旋到3上；2、据原理图连接线路；

3、取R1=R2=800Ω，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20Ω）；4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将检流计灵敏度分别旋到4、5、6、7、8上，闭

合开关，再进行以上步骤，记录数据；

7、然后分别取用510Ω左右和1800Ω左右的电阻进行以上过程，记录数据。

数据记录及处理：

检流计灵敏度SG对电桥灵敏度的影响（R某=510±25.5Ω）因数SGRo（Ω）△Ro9.0（Ω）nS2.01.1某102

Rg=7000Ω3.0510.5

E=2V4.0510.5

R1=R2=800Ω5.0510.5

K=16.0510.57.0510.58.0510.5

-9.0

9.0

-9.0

8.0

-8.0

8.0

-8.0

8.0

-8.0

7.0

-7.0

-2.01.1某102

3.01.7某102

-2.91.6某102

3.22.0某102

-3.22.0

某102

3.92.5某102

-3.92.5某102

4.52.9某102

-4.52.9某102

4.73.4某102

-4.73.4某102

S

1.1某102

1.7某102

2.0某102

2.5某102

2.9某102

3.4某102

检流计灵敏度Sg对电桥灵敏度的影响（510）400.0300.0SˉSˉSˉSˉSˉSˉSˉ

S￣

200.0100.00.00.02.04.0

6.0Sg

8.0

10.0

检流计灵敏度SG对电桥灵敏度的影响（R某=1800±90Ω）因数SGRo（Ω）△Ro（Ω）nS40.04.01.8某102

Rg=7000Ω3.01804.0

E=2V4.01804.0

R1=R2=800Ω5.01804.0

K=16.01804.07.01804.08.01804.0

-40.0-4.01.8某102

30.04.22.5某102

-30.0-4.22.5某102

20.03.73.3某102

-20.0-3.73.3某102

20.04.44.0某102

-20.0-4.44.0某102

20.05.14.6某102

-20.0-5.14.6某102

15.04.25.1某102

-15.0-4.25.1某102

S

1.8某102

2.5某102

3.3某102

4.0某102

4.6某102

5.1某102

检流计灵敏度Sg对电桥灵敏度的影响（1800）600.0500.0400.0300.0200.0100.00.00.02.0

S￣

Sˉ

Sˉ

Sˉ

Sˉ

Sˉ

SˉSˉ

4.0Sg

6.0

8.0

10.0

结论：

由以上数据及图形可知：

电桥灵敏度S随检流计灵敏度SG的增大而增大。

（二）电源电动势E对电桥灵敏度的影响：

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取1V，据原理图连接线路；

3、取R1=R2=800Ω，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20Ω）；4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将电源电压分别调到2V，3V上，闭合开关，再

进行以上步骤，记录数据；

7、然后分别取用510Ω左右和1800Ω左右的电阻进行以上过程，记录数据。

数据记录及处理：

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（R某=20±1Ω）因数E（V）Ro（Ω）△Ro（Ω）nSS

Rg=7000Ω1.019.90.83.28.0某108.0某10-0.8-3.28.0某100.54.92.0某102

Sg=52.019.9-0.5-4.01.6某102

R1=R2=800Ω3.019.90.34.63.1某102

-0.4-4.42.2某210

1.8某210

2.6某210

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（20）300.0250.0200.0150.0100.050.00.00.00.51.01.5E（V）Sˉ2.02.53.03.5

S￣

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（R某=510±25.5

Ω）因数E（V）Ro（Ω）△Ro（Ω）nSS

Rg=7000Ω1.0511.018.03.51.0某102

Sg=52.0510.8

R1=R2=800Ω3.0510.9

-18.0-3.81.1某102

9.03.72.1某102

-9.0-3.82.2某102

6.03.73.2某102

-6.0-3.73.2某210

1.1某210

2.2某210

3.2某210

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（510）350.0300.0250.0200.0150.0100.050.00.00.00.51.01.5E（V）2.02.53.03.5

S￣

Sˉ

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（R某=510±25.5Ω）因数E（V）Ro（Ω）△Ro（Ω）nSS

Rg=7000Ω1.0511.09.01.69.0某10-9.0-1.91.1某102

Sg=52.0510.89.03.72.1某102

R1=R2=800Ω3.0510.9

-9.0-3.82.2某102

6.03.73.2某102

-6.0-3.73.2某210

1.0某210

2.2某210

3.2某210

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（510）350.0300.0250.0200.0150.0100.050.00.00.00.51.01.5E（V）2.02.53.03.5

S￣

Sˉ

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（R某=1800±90Ω）因数E（V）Ro（Ω）△Ro（Ω）nSS

Rg=7000Ω1.01803.940.03.51.6某102

Sg=52.01803.6

R1=R2=800Ω3.01803.3

-40.0-3.71.7某102

20.03.22.9某102

-20.0-3.22.9某102

15.03.94.7某102

-15.0-4.14.9某210

1.7某210

2.9某210

4.8某210

电源电动势E对电桥灵敏度的影响（1800）600.0500.0400.0

S￣

300.0200.0100.00.00.00.51.01.5E（V）2.02.53.03.5

Sˉ

由以上数据及图形可知：

电桥灵敏度随电源电压的增大而增大。

结论：

（三）检流计的内阻Rg对电桥灵敏度的影响:

说明：

由于检流计的内阻不好改变，故将电阻箱R’与其串联，通过改变电阻箱的电阻来等效

地改变Rg。

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取2V，R’=7Ω，据原理图连接线路；

3、取R1=R2=800Ω，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20Ω）；4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将R’分别调到70Ω，700Ω,7000Ω,70000Ω

上，闭合开关，再进行以上步骤，记录数据；

结论：

由以上数据及图形可知：

检流计的内阻Rg越小，电桥越灵敏。

（四）电源内阻rE对电桥灵敏度的影响：

说明：

由于电源的内阻不好改变，故将一电阻箱R＾与其串联，通过改变电阻箱的电阻来等效

地改变Rg。

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取2V，R＾=0Ω，在原理图的基础上在电源和RL之间再串联一电阻箱R＾连接电路。

3、取R1=R2=800Ω，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20Ω）；4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；

5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将R＾分别调到20Ω,40Ω,60Ω,80Ω闭合开关，再进行以上步骤，记录数据；

数据记录及处理：

结论：

由以上数据及图形可知：

电源内阻越大电桥越不灵敏。

（五）限流电阻RL对电桥灵敏度的影响：

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取2V，RL=10Ω据原理图连接线路；

3、取R1=R2=800Ω，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20Ω）；4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将RL分别调到50Ω,100Ω,1000Ω,10000Ω上，

闭合开关，再进行以上步骤，记录数据；

结论：

由以上数据及图形可知：

限流电阻增大，电桥灵敏度降低。

（六）桥路电阻R1=R2=R对电桥灵敏度的影响：

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取2V，R1=R2=R=1Ω，其他因数均已标于数据表中，据原理图连接线路；3、提前将R0值调到估计值（20Ω）

4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；

5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，将R1=R2=R分别调到10Ω,100Ω,1000Ω,10000

Ω上，闭合开关，再进行以上步骤，记录数据；

数据记录及处理：

结论：

由以上数据及图形可知：

随着桥路电阻的增大，电桥灵敏度先升高后降低，其中存在一灵敏度峰值。

（七）倍率K对电桥灵敏度的影响：

实验过程:

1、检流计调零；

2、电源电压取2V，取K=100，其他因数均已标于数据表中，据原理图连接线路；3、提前将R0值调到估计值；

4、闭合开关，进行电桥平衡调节，记录平衡时R0的值；5、将R0改变一个△R0使检流计偏转n格，并记录数据；

6、将电桥恢复平衡状态，断开开关，K分别取（10，1,0.1,0.01），闭合开关，再进

行以上步骤，记录数据；

7、然后取用1800Ω左右的电阻进行以上实验过程，并记录数据。

数据记录及处理：

倍率K对电桥灵敏度的影响（510）250.0200.0150.0100.050.00.01234KSˉKSˉK5K6SˉK78KSˉ91011Sˉ

Sˉ

倍率K对电桥灵敏度的影响（510）1000.0100.0KSˉKK10.10.0KSˉ234567KK8910SˉSˉSˉ组数

K和S￣

10.01.0

Sˉ

四个臂的搭配倍率K=R1/R2对电桥灵敏度的影响（R某=1800±90Ω）因数KRo（Ω）△Ro（Ω）nS7.03.07.87.8Sg=5100.018.3-7.0-3.07.88.03.06.8某10E=2V10.0180.5-8.0-3.17.0某1020.03.73.3某102

Rg=7000Ω1.01803.0-20.0-3.73.3某1022

RL=10000Ω0.118020.0700.03.07.7某10-700.0-3.28.2某10

S

6.9某10

3.3某10

8.0某10

倍率K对电桥灵敏度的影响（1800）400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.050.00.0Sˉ

KSˉKSˉ12SˉK34K56SˉK7891011

结论：

由以上数据及图形可知：

随着倍率的降低，电桥灵敏度先升高后降低，其中当K=1时，灵敏度最高。

五实验总结：

从准备实验方案到确定实验方案再到进行实验、撰写实验报告每一步都不简单，在这些过程中需要细心、耐心尤其是恒心。

更重要的是我们要共同探究，只有团结协作、认真细致，才能更深入地探究以得到更精确的实验结果。

虽然老师把我们分成了两个小组，但是我们其实一直在互相讨论、协作形如一组。

相互交流各自在进行实验时遇到的问题共同提高。

在用自组惠斯登电桥测量电阻中，我们对20Ω电阻进行测量时，取了K=1的倍率。

算得△R某=0.02，导致△R某的最低位不能落在R某的最低位上，此时在R某的基础上±0.02意义就显得不太大了。

而倘若我们改取K=0.1，电桥灵敏度将降低（由前面对倍率K对电桥灵敏度影响的研究可知）则会使△R某增大，以致△R某的最低位能够落在R某的最低位上，从而使在R某基础上±△R某有意义。

而在对电源电动势E对电桥灵敏度影响的研究中，我们进行实验时，因拿到的稳压电源为指针型非电子型的（这种电源在电桥实验的一般用压3V以内不易调出1.5V、2.5V的电压）而只做了E=1V、2V、3V三组研究，导致得出的结论的说服力欠缺了一些。

后来组员思考交流想到我们应该试着调高电压，取E=4V、5V、6V再研究一下，或许会有别样的收获。

我们有时也不能太拘泥于常规，应该试着探索一下未知空间，或许会有意想不到的收获。

老师对我们的报告做了仔细、认真的指导和批改。

在有效数字的处理上，做了细致、耐心的讲解，帮我们解决了一大原则性的问题。

并且引导我们将字母、公式等特殊符号的书写规范化。

以及图表大小、位置的调整，指引我们将报告完美化、艺术化。

再者老师要求我们将自己在实验中所感受到，所学到的在报告中体现出来，不要克隆别人的东西，一切从实际出发。

俗话说“严师出高徒”老师的严格要求必然导致的是我们能力的全面提升。

只有这样才能真正达到展开综合性设计实验教学的目的。