直流平衡电桥测电阻实验报告Word文档下载推荐.docx

1、单臂电桥结构如右图所示， 由四臂一桥组成；电桥平衡 条件是BD两点电位相等，桥上无电流通过，此 时有关系Rx RlRs M Rs成立，R2 / 卅 t r； ri wv其中M=R1/R2称为倍率，Rs为四位标准电阻箱（比较臂），Rx为待测电 阻（测量臂）。1.2关于附加电阻的问题：附加电阻指附加在带测电阻两端的导线电阻与接触电阻，如上图中的r1, r2，认为它们与Rx串联。如果Rx远大于r，则r1+r2可以忽略不计, 但是当Rx较小时，1+2就不可以忽略不计了，因此单臂电桥不适合测量低值电阻， 在这种情况下应当改用双臂电桥。2双臂电桥（开尔文电桥）2.1双臂电桥测量低值电阻的 原理双臂电桥相比

2、单臂电桥做了两点改进， 增加R3、 R4两个高值电桥臂， 组成六臂电桥；将 Rx和Rs两个低值电阻改 用四端钮接法，如右图所示。在下面的计算推导中可以看到， 附加电阻通过等效和抵消，可以消去其对最终测量值 的影响。2.2双臂电桥的平衡条件双臂电桥的电路如右图所示。在电桥达到平衡时，有Ri R2 R3 R4，由基尔霍夫第 二定律及欧姆定律可得并推导得：1 3 Rx I1 Rl1 2 R3I3RS ii R2 12R4 Rx -RRxRr -R 电I3r I2（r R3 R4） R2 R3 R4 r R2 R4 Rx _RLRx _R1Rx M RxR2 艮&电&念0R2 R4 R2 R4可见测量

3、式与单臂电桥是相同的，R1/R2=R3/R4=M 称为倍率（此等式即消去了 r 的影响），Rs为比较臂，Rx为测量臂。使用该式， 即可测量低值电阻。止步1.骤与操作方法：自组惠斯通电桥测量中值电阻a） 按照电路图连接电路， 并且根据待测电阻的大小来选择合适的M。b） 接通电路开关， 接通检流计开关； 调节电阻箱Rs的阻值（注意先大后小原则），使检流计 指零，记下电阻箱的阻值Rsc） 重复以上步骤测量另外两个待测电阻值。2.使用成品单臂电桥测量中值电阻OBO 06+i+=a） 单臂成品电桥的面板如下页右上图所示b） 将带测电阻接至x1,x2接线柱上，根据待测电阻的大小调节适当的倍率并将检流计c）

4、打开电源开关机械调零。BO,先后按下G1粗调和GO细调开关，在两 种精度下分别调节面板上的旋钮，改变 Rs的值 使检流计指零， 记下Rs。关闭检流计电源。d）重复以上步骤测量其他待测电阻。3.用双臂电桥测量 低值电阻的步骤a） 双臂成品电桥 箱的操作面板 如右图所示。b） 打开电源开关K1，等待5分钟后调节D旋钮是检流计指针指c）将待测电阻Rx以四端钮法接入C1、C2、P1、P2接线柱，其中C为电流端，P为电压端d）估计待测电阻的大小， 旋转H旋钮挑选合适的倍率值e）调节A至灵敏度最低，同时按下开关B、G，通 过调节F、E旋钮（先F，后E），使检流计指 零，此时电桥达到粗平衡。f）在检流计不超

5、载的条件下调节 A旋钮增加灵敏度，直到在能够达到的最大灵敏度下， 通过 调节F、E使检流计指零，此时电桥达到精平 衡。g） 一次松开按钮G、B,读取倍率M和Rs,并 按照以下公式计算待测电阻值：Rx=M*Rs=倍率读数*（ E读数+F读数）h） 按照以上方法， 分别测量铜线与铁线的电阻。*注意电桥使用中为节电， 不要长时间按住B按钮; 使用完毕后应将B、G按钮复位， 同时关闭K1开 关。4.铜线和铁线的几何尺寸测量a） 用毫米尺测量铜线和铁线的电压端 （P1、P2间） 间距长度。b） 用千分尺测量铜线和铁线的直径， 分别在不同的位置测量6次（注意记录千分尺的零点漂移 D）。数据记录与处理：实验

6、原始数据记录1.自制单臂电桥测中值电阻NxMRs（ Q）Rx（ Q）Rx10.12465246.5Rx211592Rx3102085208502.用成品双臂电桥测低值电阻Rx（Q）Cij0.030210.003021Fe0.011353.铜丝、铁丝D、L测量NxL（mm）D1（mD2（mD3（mD4（mD5（mD6（mC u490.22.0902.0832.0782.0892.0792.091Fe488.53.3993.4003.4053.4013.398结果与分析：1.自制电桥测量值的处理使用公式Rx=M*Rs ,得到以下计算结果N又 Urx= a %*（Rx+M*Rn/10）, a =0.

7、1, Rn=5000 Q 代入相关值，计算可得Urx （ Q）Urx （修约 后）（Q）待测电阻最终 值（Q）n0.29650.3246.5 .32.0921592 325.853.00*101（2.085 003）*1042.双臂电桥测量值的处理0.003021.又Urx= a %*（Rx+R0/10）, a与R0的值在不同倍率下不相同，代入相关值， 计算得到Urx（ Q）a =R0（ Q）修约后Urx（ Q）最终结果（Q）Cu0.0000201050.50.010.00002（3.02 02）* 10-30.00004270.20.00004（1.135 * 10-2金属丝长度数据的处理L

8、（mm）Ul（mm）长度最终值（mm）490.2490.2 （488.5488.5 （金属丝直径数据的处理铜丝直径不确定度的计算Davg2.085Di-Da0.005-0.00-0.0070.0040.006vg6（i-avg）A20.0000040.000049016036SUM A20.00016SDav g0.002352304t52.57Uda0.006045421Uda （修约后）Udb=0.005不确定丿 铜丝直铁丝直度的最终结径的最终结径不确定度課U专果D邙勺计算d=0.008mcu=2.085nmi ）.008mmDi-D avg-0.0010.001-0.0020.00000

9、1800010180218000400540.00003SDav0.00102g19810.00262649Uda0.003不确定度的最终结果 Ud=0.006mm铁丝直径的最终结果 Dfe= 3.400 006mm电阻率的计算已知公式 晋, 计算的到 p Cu=2.104*ltf Q,p Fe=2.1O9*10Q又根据P的计算公式，可以得到其不确定度U （2Ud）2（Urx）2（Ul）2 D Rx L经过计算， 得到 u p cu=2.14333*10Q ,Up fe=1.07408*1（Q修约后，得到 Up cu=2*10-10Q, Up fe=1*109Q 综上，得到电阻率的最终结果为Up cu=2.10 0b02）*10-8Q /m Up fe=（2.11 01）*10-7q /m 讨论、建议与质疑：1） 指针始终偏向一边， 可能出现了倍率值选择不 正确的情况。当倍率选择不正确时，无法在保证在 X 1000档位上保证不为零的情况下将检流计指针 调节至零，或者说，即使电阻箱调至最大的9999 欧，也不能和待测电阻平衡。出现这样的情况之 后应该根据公式：M=带测电阻数量级/1000来计算M值，然后重新 进行调节。2） 先粗调，后微调的原因可能是：先粗调后细调 的调节方法遵循了调节范围从大到小的规则，提高 了调节的效率；先粗调