大学物理实验报告—非平衡电桥的应用实验目的：1.了解非平衡电桥的原理。
2.熟悉电桥的使用方法。
3.比较使用传统平衡电桥和非平衡电桥测量电阻的不同。
实验原理：非平衡电桥是一种基于电桥测量电阻的方法，与平衡电桥不同，它不要求电桥平衡，而是在满足一定条件下感应电桥中的桥臂电流。
实验中我们用这种方法测量电阻。
非平衡电桥所需的条件有以下几点：1.感应电桥中的电流应该小于10mA，一般为1mA左右。
2.感应电桥中未知电阻R应与电位器电阻Rp相等，并且在范围内变化都可测量。
3.感应电桥中的P1、P2两点间的电路应足够简单，使其电阻恒定，以避免测量误差。
实验器材：非平衡电桥、办公板、万用表、电池、电阻箱、直流电源和导线等。
实验过程：1.调节电位器电阻Rp，使感应电桥中平均电流为1mA左右，可通过万用表测量。
2.选择一个未知电阻R，结合电阻箱调节电阻值，使电桥得到平衡（电流为0）。
3.用导线连接感应电桥的P1、P2两点并测量按钮的电阻R1。
4.卸下R并用Rp替代R，测量按钮电阻R3。
5.将电池连接到感应电桥的P1、P2两点，测量按钮电阻R2 和R4。
6.根据测量值计算出未知电阻R的电阻值。
实验数据：电流设为1mA左右，用万用表分别测量如下数据：R=30ΩR1=0.2ΩR2=0.4ΩR3=30.0ΩR4=30.2Ω由于电流很小，所以可以认为感应电桥中未知电阻R与电位器电阻Rp相等。
因此，未知电阻R=Rp=30Ω。
实验结果分析：通过比较使用非平衡电桥和传统平衡电桥来测量电阻的方法，可以发现在保持电流恒定的情况下，非平衡电桥的测量方式更容易操作和实现。
虽然未知电阻R与电位器电阻Rp 相等的条件比较苛刻，但是只要在范围内取值都是可以测量的。
另外，在复杂电路环境下，非平衡电桥的使用更为方便，能够测量出较为准确的电阻值。
实验结论：本实验成功地使用了非平衡电桥测量了电阻，并且得到了较为准确的测量值。
通过比较传统平衡电桥和非平衡电桥，在感应电桥中电流小的情况下，非平衡电桥的实验操作更为方便和快捷。
非平衡电桥与电阻温度计的设计
任务：利用非平衡电桥测量原理设计一个电阻温度计，测量范围0～100℃。
要求：（1）测出铜电阻的伏安特性曲线，选定电桥工作电流。
（2）选定电桥比率臂电阻R1=R2，比较臂电阻R3=R0，电桥工作电压E 。
（3）标定Rt～I，将其转化为t～I。
器材：铜电阻体，可调标准电阻箱，微安表（或数字毫伏表），直流稳压电源，温度计，加热装置。
提示：所有化学纯金属电阻的阻值有规则的随温度的升高而增大。
在-50～150℃范围内，铜电阻阻值随温度变化的关系为
式中，R0、Rt分别为0、t℃的电阻值，A=4.280´10-3℃-1，B=-9.31´10-8℃-2，C=1.23´10-9℃-3。
利用金属的这种性质来测量介质温度的仪器称为电阻温度计。
它一般由铜电阻体和非平衡电桥组成。
按我国统一设计标准，铜电阻的R0值有100W和500W两种，其精度在-50～50℃范围内为±0.5℃，在50～150℃范围内为±(1%´t)。
本设计实验用R0=53.0W的铜电阻，在-50～150℃范围内，电阻值与温度的对应关系出厂时已给定，见下表4-1。
表4-1：铜电阻体阻值与温度的关系。
实验2 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性【实验目的】1． 掌握非平衡电桥的工作原理。
2． 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。
3． 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。
4． 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。
【仪器用具】FB203型多档恒流智能控温实验仪、QJ23直流电阻电桥、YB2811LCR 数字电桥、MS8050数字表。
【原理概述】1． 金属导体电阻金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示：)1(320 ++++=ct bt t R R t α （1）式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。
在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α （2） 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似写成： )1(0t R R t α+= （3） 式中α称为该金属电阻的温度系数。
严格地说，α与温度有关，但在C 100~C 000范围内，α的变化很小，可看作不变。
利用电阻与温度的这种关系可做成电阻温度计，例如铂电阻温度计等，把温度的测量转换成电阻的测量，既方便又准确，在实际中有广泛的应用。
通过实验测得金属的t R t ~关系曲线（图1）近似为一条直线，斜率为α0R ，截距为0R 。
根据金属导体的t R ~曲线，可求得该导体的电阻温度系数。
方法是从曲线上任取相距较远的两 点（11,R t ）及(22,R t )，根据（3）式有：1001t R R R α+=2率T ρ随热力学温度T 的关系为T B T e A /0=ρ （5） 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。
也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻（简称“PTC ”元件）。
——数字温度计的制作姓名学号班级桌号同组人本实验指导教师实验地点：第一实验楼401、402、403室实验日期20 14年月日时段三、实验原理：1．直流非平衡电桥直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥（非平衡电桥也称不平衡电桥或微差电桥）电桥需要工作在平衡态下，可以准确测量未知电阻（如单臂电桥）调节要求严格，需要耗费一定的时间。
非平衡电桥工作在非平衡态下，可测量任一桥臂上的物理量变化。
实际生产技术中，往往有些待测量准确度要求不是很高，但需要连续快捷的测量。
如：铁路桥梁的应力检测、产品质量检测及待测量的变化量等，尤其是传感器技术越来越广泛应用于各种非电学量测量、智能检测和自动控制系统中。
在这种情况下，直流非平衡电桥就显示出了优势，这时电桥中某一个或几个桥臂，往往是具有一定功能的传感元件，这3、根据非平衡电桥的表头，选择λ和m ，根据（13）、（14）式计算可知m 、λ为负值。
本实验如使用2V 表头，设计的数字温度计的温度范围为30℃—50℃，数字温度计的分辨率为0.01℃，可选m 为-10mV/℃,λ为测温范围的中心值40℃所对应的电压值-400mV 。
4、计算非平衡电桥上的E 、1R 、2R 、3R 值，并在非平衡电桥上实现。
1)、确定电源E 值（T 1为测温范围的中心值，即40℃）调节“电压调节”旋钮，将“电源输出”端用导线接至“数字表输入”，接通“G ”按钮，212214T 4B E m T B -⎛⎫=⋅= ⎪⎝⎭～50℃的温度测量范围内外，任意设定加热装置的如下几个温度点作为未知温度，用该温度计测量这些未知温度，验证该数字温度计的准确性。
温度t（℃）28 33 41 45 52电压U0(mV)。
