大学物理实验大学物理实验预习报告预习报告w实验名称实验名称w原理图（原理图（P60图图2-2）w数据记录表格（课本数据记录表格（课本P61表表2-1、P68表表2-5）w思考题思考题P64（1、2），）， P69 （1、2）。）。 简介简介实验原理实验原理实验仪器实验仪器操作指南操作指南数据处理数据处理简介简介 电桥是利用比较法进行电磁测量的电桥是利用比较法进行电磁测量的一种电路连接方式，它不仅可以测量很一种电路连接方式，它不仅可以测量很多电学量，如电阻、电容、电感等，而多电学量，如电阻、电容、电感等，而且配合不同的传感器件，可以测量很多且配合不同的传感器件，可以测量很多的非电学量，如温度、压力等。的非电学量，如温度、压力等。 实验室里常用的电桥有惠斯通电桥实验室里常用的电桥有惠斯通电桥（单臂电桥）和开尔文电桥（双臂电桥）（单臂电桥）和开尔文电桥（双臂电桥）两种。前者一般用于测量中高值电阻；两种。前者一般用于测量中高值电阻；后者用于测量后者用于测量1欧姆以下的低值或超低欧姆以下的低值或超低值电阻。值电阻。实验原理实验原理一、惠斯通电桥（单臂电桥）一、惠斯通电桥（单臂电桥） R1、R2均为均为固定电阻，固定电阻， Rx为为被测电阻，被测电阻， Rs为为可调标准电阻，可调标准电阻，G为灵敏电流计，为灵敏电流计，E为工作电源。为工作电源。 当电桥平衡，流过检流计的电流当电桥平衡，流过检流计的电流为零时，有为零时，有即即若比例臂若比例臂 和和Rs为已知，可以为已知，可以求出被测电阻求出被测电阻Rx为的阻值为的阻值。 二、开尔文电桥（双臂电桥）二、开尔文电桥（双臂电桥） R1、R2、 R3、R4均为可调电阻均为可调电阻Rx，为被测低电阻，为被测低电阻， Rs为低值标准为低值标准电阻。电阻。 开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻（通常在测量小阻值电阻（通常1欧）时具欧）时具有相当高的准确度。有相当高的准确度。 开尔文电桥的两点改进：开尔文电桥的两点改进：1.增加了一个由增加了一个由R3、R4组成的桥臂；组成的桥臂； 2. Rs和和Rx由两端接法改为四端接法，由两端接法改为四端接法，其中其中P1P4为电压接点，为电压接点， C1C4为电流为电流接点。接点。 调节调节R1、R2、 R3、R4，使电桥使电桥平衡，可求得平衡，可求得 通过两点改进，开尔文电桥将通过两点改进，开尔文电桥将Rs和和Rx的接线电阻和接触电阻巧妙地转移到的接线电阻和接触电阻巧妙地转移到电源内阻和阻值很大的桥臂电阻中，又电源内阻和阻值很大的桥臂电阻中，又通过通过R1 /R2=R3/R4设定，消除了电阻设定，消除了电阻R2的影响，从而保证了测量低电阻时的准的影响，从而保证了测量低电阻时的准确度确度三、电桥灵敏度三、电桥灵敏度 在电桥平衡后，若桥路中的电阻阻值在电桥平衡后，若桥路中的电阻阻值发生改变，电桥就会失去平衡，使检流发生改变，电桥就会失去平衡，使检流计指针发生偏转。设计指针发生偏转。设Rs的改变量为的改变量为 Rs时指针偏转时指针偏转n格，则格，则n/ Rs称为电桥称为电桥的灵敏度。的灵敏度。四、电桥的基本误差四、电桥的基本误差a为电桥的准确度等级为电桥的准确度等级(a=0.2级级)。 电桥平衡后，再改变电桥平衡后，再改变Rs使检流计使检流计指针偏离零点指针偏离零点 小格（小格（15格）时格）时Rs的改变值。的改变值。Rx为为测量值。测量值。实验仪器实验仪器 惠惠斯斯通通电电桥桥开开尔尔文文电电桥桥操作指南操作指南一、一、用箱式惠斯通电桥测固定电阻的用箱式惠斯通电桥测固定电阻的阻值阻值1.测量前先调节好检流计的零点。测量前先调节好检流计的零点。2.注意各旋钮的初始位置（参考课本）注意各旋钮的初始位置（参考课本）3.测量时应先按下电源开关按钮测量时应先按下电源开关按钮B，后后按检流计开关按检流计开关G，观察检流计的偏转情观察检流计的偏转情况，然后立即放开，放开时要先放开况，然后立即放开，放开时要先放开G后放开后放开B。4.要注意选择合适的比率臂（参考课本）要注意选择合适的比率臂（参考课本）,应使比较臂应使比较臂Rs的四个旋钮都用上。否的四个旋钮都用上。否则将降低测值的准确度。则将降低测值的准确度。5. 用用“逐次逼近法逐次逼近法”使电桥平衡，电使电桥平衡，电桥平衡时，四个比较电阻阻值之和乘桥平衡时，四个比较电阻阻值之和乘以倍率盘读数就是待测电阻的阻值以倍率盘读数就是待测电阻的阻值6.测定惠斯通电桥的灵敏度。在测量测定惠斯通电桥的灵敏度。在测量待测电阻达到平衡时，改变比较臂待测电阻达到平衡时，改变比较臂Rs的末位读数，使检流计指针偏离零点的末位读数，使检流计指针偏离零点1至至5个格个格(n)，记录此时，记录此时RS 的读的读数。数。（二）用箱式开尔文电桥测电（二）用箱式开尔文电桥测电阻箱的零值电阻阻箱的零值电阻1.1.“B B1 1”开关扳到开关扳到“通通”位置，等稳定后，位置，等稳定后，调节检流计指针在零位，灵敏度旋钮在调节检流计指针在零位，灵敏度旋钮在中间中间位置。位置。2.2.将被测电阻将被测电阻的四个接线端对应的四个接线端对应接在电接在电桥相应的桥相应的C C1 1、P P1 1 、P P2 2 、C C2 2接线柱上。接线柱上。3.3.估计被测电阻大小，选择适当倍率位估计被测电阻大小，选择适当倍率位置。置。4.4.调节调节R RS1S1和和R RS2S2，电桥逐步趋于平衡时再逐电桥逐步趋于平衡时再逐步加大灵敏度，直至灵敏度达到最高，电步加大灵敏度，直至灵敏度达到最高，电桥仍平衡为止。此时桥仍平衡为止。此时待测电阻待测电阻R Rx x= =倍率读数倍率读数 （步进读数（步进读数+ +滑线滑线读数）读数）R RS S数据记录表格数据记录表格表表1：用惠斯通电桥测中值电阻：用惠斯通电桥测中值电阻CRS ()n (格）格）Rs ( )Rx测测 ()Rx1Rx2R串联R并联a=0.2级级表表2：用开尔文电桥测量低值电阻铜（铁）棒：用开尔文电桥测量低值电阻铜（铁）棒L(cm)CRS ()n (格）格）R ( )Rx测测 ()30.0040.0050.00a=0.2级级数据处理要求：w单臂按课本要求以一个电阻为例给出详细单臂按课本要求以一个电阻为例给出详细计算过程（公式计算过程（公式代入数据代入数据计算结计算结果），另三个电阻同理将计算结果填入表果），另三个电阻同理将计算结果填入表格。格。w双臂按课本要求以一个电阻为例给出详细双臂按课本要求以一个电阻为例给出详细计算过程（公式计算过程（公式代入数据代入数据计算结计算结果），另两个电阻同理将计算结果填入表果），另两个电阻同理将计算结果填入表格。格。计算步骤：计算步骤：1.测量值测量值2.不确定度计算不确定度计算3.单次测量，不确定度单次测量，不确定度只考虑只考虑B类分量类分量4.测量结果：测量结果：