惠斯登电桥探究性实验报告范文.docx

1、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：201，51025.5，180090）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：I

2、1R1I2R2，I某R某I0R0，由此可得：R1R2R2R0R1R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，R0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：SnR0R0。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

3、nSR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：SESG(R某R0R1R2)(2R某R1R2R0)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

4、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=800，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20）；4、闭合开关，进行电桥平

5、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510左右和1800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=51025.5)因数SGRo()Ro9.0()nS2.01.1某102Rg=70003.0510.5E=2V4.0510.5R1=R2=8005.0510.5K=16.0510.57.0510.58.0510.5-9.09.0-9.08.0-8.08.0-8.08.0-8.07

6、.0-7.0-2.01.1某1023.01.7某102-2.91.6某1023.22.0某102-3.22.0某1023.92.5某102-3.92.5某1024.52.9某102-4.52.9某1024.73.4某102-4.73.4某102S1.1某1021.7某1022.0某1022.5某1022.9某1023.4某102检流计灵敏度Sg对电桥灵敏度的影响(510)400.0300.0SSSSSSSS200.0100.00.00.02.04.06.0Sg8.010.0检流计灵敏度SG对电桥灵敏度的影响(R某=180090)因数SGRo()Ro()nS40.04.01.8某102Rg=70

7、003.01804.0E=2V4.01804.0R1=R2=8005.01804.0K=16.01804.07.01804.08.01804.0-40.0-4.01.8某10230.04.22.5某102-30.0-4.22.5某10220.03.73.3某102-20.0-3.73.3某10220.04.44.0某102-20.0-4.44.0某10220.05.14.6某102-20.0-5.14.6某10215.04.25.1某102-15.0-4.25.1某102S1.8某1022.5某1023.3某1024.0某1024.6某1025.1某102检流计灵敏度Sg对电桥灵敏度的影响(1

8、800)600.0500.0400.0300.0200.0100.00.00.02.0SSSSSSSS4.0Sg6.08.010.0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=800，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20）；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、

9、然后分别取用510左右和1800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=201)因数E(V)Ro()Ro()nSSRg=70001.019.90.83.28.0某108.0某10-0.8-3.28.0某100.54.92.0某102Sg=52.019.9-0.5-4.01.6某102R1=R2=8003.019.90.34.63.1某102-0.4-4.42.2某2101.8某2102.6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)S2.02.53.

10、03.5S电源电动势E对电桥灵敏度的影响(R某=51025.5)因数E(V)Ro()Ro()nSSRg=70001.0511.018.03.51.0某102Sg=52.0510.8R1=R2=8003.0510.9-18.0-3.81.1某1029.03.72.1某102-9.0-3.82.2某1026.03.73.2某102-6.0-3.73.2某2101.1某2102.2某2103.2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)2.02.53.03.5SS电源电动势E对电桥灵敏度的

11、影响(R某=51025.5)因数E(V)Ro()Ro()nSSRg=70001.0511.09.01.69.0某10-9.0-1.91.1某102Sg=52.0510.89.03.72.1某102R1=R2=8003.0510.9-9.0-3.82.2某1026.03.73.2某102-6.0-3.73.2某2101.0某2102.2某2103.2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)2.02.53.03.5SS电源电动势E对电桥灵敏度的影响(R某=180090)因数E(V)Ro

12、()Ro()nSSRg=70001.01803.940.03.51.6某102Sg=52.01803.6R1=R2=8003.01803.3-40.0-3.71.7某10220.03.22.9某102-20.0-3.22.9某10215.03.94.7某102-15.0-4.14.9某2101.7某2102.9某2104.8某210电源电动势E对电桥灵敏度的影响(1800)600.0500.0400.0S300.0200.0100.00.00.00.51.01.5E(V)2.02.53.03.5S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

13、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=7，据原理图连接线路；3、取R1=R2=800，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20）；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70，700,7000,70000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

14、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=0，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=800，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20）；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20,40,60,80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

15、计调零；2、电源电压取2V，RL=10据原理图连接线路；3、取R1=R2=800，其他因数均已标于数据表中，提前将R0值调到估计值（20）；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50,100,1000,10000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=1，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

16、到估计值（20）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10,100,1000,10000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

17、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1800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)250.0200.0150.0100.050.00.01234KSKSK5K6SK78KS91011SS倍率K对电桥灵敏度的影响(510)1000.0100.0KSKK10.10.0KS234567KK8910SSS组数K和S10.01.0S四个臂的搭配倍率K=R1/R2对电桥灵敏度的影响(R某=180090)因数KRo()Ro()nS7.03.0

18、7.87.8Sg=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102Rg=70001.01803.0-20.0-3.73.3某1022RL=100000.118020.0700.03.07.7某10-700.0-3.28.2某10S6.9某103.3某108.0某10倍率K对电桥灵敏度的影响(1800)400.0350.0300.0250.0200.0150.0100.050.00.0SKSKS12SK34K56SK7891011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，

19、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20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

20、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。