惠斯通电桥实验报告
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惠斯通电桥实验报告在物理学中,实验是非常重要的一环。
理论知识的积累只是物理学研究的一方面,而真正的实验才是验证理论的重要手段。
今天,我将分享一篇关于惠斯通电桥实验的报告,希望能够对大家的物理学习有所帮助。
1. 惠斯通电桥实验简介惠斯通电桥实验是一种通过计算电阻值的方法来测量未知电阻的实验方法。
该实验利用了维亚纳和基尔霍夫电路理论,用四个电阻相等的电阻器和一个变阻器组成的电桥进行测量。
2. 实验装置及操作步骤该实验的基本装置包括四个电阻相等的电阻器和一个变阻器组成的电桥。
操作步骤如下:(1) 将变阻器连接到电桥的两个端点之间。
(2) 将待测电阻器接入电桥中。
(3) 改变变阻器的阻值,使得电桥两个平衡点电压相等。
(4) 记录下此时变阻器的阻值。
3. 实验结果分析通过直接改变变阻器的阻值,使得电桥两边电压相等,我们可以得到实验测量的未知电阻值。
在实验中,我们可以根据电桥平衡时的电阻值进行计算,从而得到待测物体的电阻值。
我们可以利用维亚纳法则计算,得到如下的公式:Rx = R2 × R3 ÷ R1其中,Rx 表示待测电阻器的电阻值,R1、R2、R3 分别表示电桥的电阻值。
4. 实验误差分析在实验中,可能会出现一些误差,如电桥上的电缆接触不良、电桥没有完全平衡、电桥电阻器内部电阻漂移等。
这些误差都会影响实验结果的准确性。
为了确保实验的准确性,我们需要在操作中尽量减少这些误差的影响。
5. 结论通过惠斯通电桥实验,我们能够测量出未知电阻的电阻值。
在实验过程中,我们需要注意实验误差对实验结果造成的影响,以确保实验结果的准确性。
通过这种实验方法,我们可以更好地理解维亚纳法则和基尔霍夫电路理论,加深对电路的理解,提高实验操作能力。
总之,惠斯通电桥实验是一种很好的实验方法,能够帮助我们更好地理解电路理论和提高实验操作能力。
希望这篇报告对大家的学习有所帮助。
惠斯通电桥实验分析报告.doc 惠斯通电桥实验分析报告一、引言惠斯通电桥是一种精确测量电阻的方法,具有较高的灵敏度和精度。
在物理实验中,惠斯通电桥实验被用来理解和探究电阻的性质以及电阻率的测量。
本报告将对惠斯通电桥实验进行详细的分析。
二、实验原理惠斯通电桥主要由电源、开关、电阻器、电桥臂和平衡指示器组成。
其基本原理是当电桥处于平衡状态时,桥上的电流为零。
通过比较已知电阻和未知电阻的阻值,可以利用电桥平衡条件求得未知电阻的阻值。
三、实验操作流程与数据记录1.连接电路:将电源、开关、电阻器、电桥臂和平衡指示器按照正确的顺序连接起来,形成一个完整的电路。
2.开启电源:开启电源,并逐渐调高电压,以避免初始电流过大导致电路故障。
3.调节电阻器:通过调节电阻器的旋钮,改变电桥臂的阻值,使电桥达到平衡状态。
此时,平衡指示器上的数值应为零。
4.记录数据:在电桥平衡状态下,记录下已知电阻和未知电阻的阻值,以及电源电压的值。
5.多次测量:为了减小误差,需要对同一个电阻进行多次测量并取平均值。
四、实验结果与分析在本次实验中,已知电阻的阻值为100Ω,未知电阻的阻值为150Ω。
测量电源电压为12V。
实验中,通过调节电阻器的旋钮,使电桥达到平衡状态,此时平衡指示器上的数值为零。
记录下已知电阻和未知电阻的阻值,以及电源电压的值。
通过多次测量,求得未知电阻的平均阻值为150Ω,误差为±0.5%。
通过惠斯通电桥实验,我们得到了未知电阻的精确阻值。
这种方法可以应用于其他电阻的测量中,从而提高测量的精度和灵敏度。
此外,惠斯通电桥实验还可以用于研究电阻的性质以及电阻率的测量。
例如,通过改变温度或改变物质的种类等条件,可以观察电阻的变化情况,进一步了解物质的电学性质。
五、误差分析在惠斯通电桥实验中,可能存在以下误差来源:1.电源电压的波动:电源电压的波动可能导致电桥平衡状态的误判。
为了减小误差,需要使用稳定性较高的电源。
2.热效应:在调节电阻器的过程中,由于线圈发热等原因,可能导致电阻值的变化。
实验模块:电学实验实验标题:惠斯通电桥测量电阻实验日期:2023年4月15日实验操作者:张三实验指导者:李四一、实验目的1. 理解惠斯通电桥的工作原理。
2. 学习使用惠斯通电桥测量未知电阻的阻值。
3. 掌握电桥平衡条件及调整方法。
4. 提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理惠斯通电桥是一种测量电阻的电路,其工作原理是基于电桥平衡条件。
当电桥平衡时,电桥的四个臂上电流相等,即:\[ I_1 = I_2 = I_3 = I_4 \]根据基尔霍夫电流定律,可以得到以下方程:\[ \frac{U}{R_1} = \frac{U}{R_2} \]\[ \frac{U}{R_3} = \frac{U}{R_4} \]其中,\( U \) 为电源电压,\( R_1, R_2, R_3, R_4 \) 分别为电桥四个臂的电阻。
通过测量电桥平衡时的电压,可以计算出未知电阻的阻值。
三、实验步骤1. 搭建惠斯通电桥电路,将已知电阻、未知电阻、电源和电流表按照电路图连接。
2. 调整电桥平衡,观察电流表示数,使电流表示数为零。
3. 记录已知电阻和未知电阻的阻值。
4. 改变电源电压,重复步骤2和3,记录多组数据。
5. 根据实验数据,绘制电阻与电压的关系图,分析电桥平衡条件。
四、实验环境实验地点:实验室电学实验室实验器材:1. 惠斯通电桥电路一套2. 电源:电压可调3. 电流表:量程0~0.6A4. 电阻:已知电阻、未知电阻5. 电压表:量程0~15V6. 导线若干五、实验过程1. 搭建惠斯通电桥电路,将已知电阻、未知电阻、电源和电流表按照电路图连接。
2. 调整电桥平衡,观察电流表示数,使电流表示数为零。
3. 记录已知电阻和未知电阻的阻值。
4. 改变电源电压,重复步骤2和3,记录多组数据。
5. 根据实验数据,绘制电阻与电压的关系图,分析电桥平衡条件。
六、实验结论1. 通过实验,验证了惠斯通电桥测量电阻的原理。
2. 在实验过程中,发现当电源电压增大时,电流表示数逐渐减小,直至为零,说明电桥平衡。
用惠斯通电桥测电阻实验报告
实验名称:用惠斯通电桥测电阻实验报告
实验目的:通过使用惠斯通电桥测量未知电阻的阻值。
实验器材:
1. 惠斯通电桥装置
2. 未知电阻
3. 外部电源
实验原理:
惠斯通电桥是一种用来测量电阻值的精确仪器。
它由四个电阻构成的电路组成,包括一个未知电阻和三个已知电阻。
当桥平衡时,电桥上的电流为零,此时未知电阻和已知电阻之间存在一个平衡条件。
通过改变已知电阻的值,通过观察平衡条件的变化,可以计算出未知电阻的阻值。
实验步骤:
1. 将惠斯通电桥装置连接到外部电源上。
2. 将未知电阻接入电桥的两个对角线上。
3. 调节已知电阻的值,以使电桥平衡。
4. 观察平衡时已知电阻的数值,并记录下来。
5. 根据平衡条件的变化,计算出未知电阻的阻值。
实验结果及数据处理:
根据实验步骤中记录下来的已知电阻的值,结合平衡条件的变化,通过计算可以得出未知电阻的阻值。
实验讨论及结论:
通过使用惠斯通电桥测电阻实验,我们成功地测量了未知电阻的阻值。
该实验方法具有较高的精确度和重复性。
通过此实验,我们认识到惠斯通电桥可以用于准确测量电阻值,并且可以通过改变已知电阻的值来调节条件,从而测量不同范围的电阻值。
大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:惠斯通电桥一、实验目的:1.精确测量中高值电阻(单桥)2.掌握电桥测电阻的原理和方法二、实验原理:电阻是电路的基本元件之一,电阻的测量是基本的电学测量。
用伏安法测量电阻,虽然原理简单,但有系统误差。
在需要精确测量阻值时,必须用惠斯通电桥,惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1~106Ω)。
电阻是电路的基本元件之一,电阻的测量是基本的电学测量。
用伏安法测量电阻,虽然原理简单,但有系统误差。
在需要精确测量阻值时,必须用惠斯通电桥,惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1~106Ω)。
惠斯通电桥的原理如图l 所示。
标准电阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形,每一条边称为电桥的一个臂。
在对角A 和C 之间接电源E ,在对角B 和D 之间接检流计G 。
因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。
当开关K E 和K G 接通后,各条支路中均有电流通过,检流计支路起了沟通ABC 和ADC两条支路的作用,好象一座“桥”一样,故称为“电桥”。
适当调节R 0、R 1和R 2的大小,可以使桥上没有电流通过,即通过检流计的电流I G = 0,这时,B 、D 两点的电势相等。
电桥的这种状态称为平衡状态。
这时A 、B 之间的电势差等于A 、D 之间的电势差,B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。
设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2,由欧姆定律得I 1 R X = I 2 R 1I 1 R 0 = I 2 R 2两式相除,得102X R R R R = (1)(1)式称为电桥的平衡条件。
由(1)式得102X R R R R =(2)即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。
通常将R 1 / R 2称为比率臂,将R 0称为比较臂。
三、实验仪器:箱式直流单臂电桥,导线若干,待测电阻。
四、实验内容和步骤:1.将R N 及功能选择档均选择为“单桥”。
惠斯通电桥的实验报告摘要:本实验通过构建惠斯通电桥电路,测量了电阻和电容的值。
实验过程中,我们使用了标准电阻和电容器,通过调节未知电阻或电容的大小,使电桥平衡,从而测量未知电阻或电容的值。
通过实验结果的分析,我们得出了准确的电阻和电容值,并验证了惠斯通电桥的工作原理。
引言:惠斯通电桥是一种常用的电路实验装置,可以用来测量电阻和电容的值。
它通过调节未知电阻或电容的大小,使电桥平衡,从而测量未知电阻或电容的值。
本实验旨在通过构建惠斯通电桥电路,测量电阻和电容的值,并验证惠斯通电桥的工作原理。
实验装置和方法:实验装置包括标准电阻、电容器、电桥、直流电源和万用表。
实验方法如下:1. 搭建惠斯通电桥电路,将标准电阻与未知电阻相连,电容器与未知电容相连;2. 调节电桥上的可变电阻或电容,使电桥平衡;3. 记录平衡时的可变电阻或电容值;4. 重复实验多次,取平均值。
实验结果:通过多次实验,我们得到了准确的电阻和电容值。
在测量电阻时,我们发现电桥平衡时,可变电阻的值为X欧姆。
在测量电容时,我们发现电桥平衡时,可变电容的值为Y法拉。
通过实验数据的分析,我们可以得出未知电阻或电容的准确值。
讨论:通过实验结果的分析,我们可以得出以下结论:1. 惠斯通电桥是一种有效测量电阻和电容的装置,通过调节电桥上的可变电阻或电容,可以实现电桥平衡,从而测量未知电阻或电容的值。
2. 实验中我们使用了标准电阻和电容器,保证了实验结果的准确性和可靠性。
3. 通过多次实验取平均值的方式,提高了实验结果的精确度。
4. 实验中需要注意调节电桥的灵敏度,以保证平衡时的可变电阻或电容值尽可能接近实际值。
结论:通过本实验,我们成功地构建了惠斯通电桥电路,测量了电阻和电容的值,并验证了惠斯通电桥的工作原理。
实验结果表明,惠斯通电桥是一种可靠、准确的电路实验装置,可以用来测量未知电阻或电容的值。
本实验对于电路实验的学习和实践具有重要的意义。
惠斯通电桥测电阻实验报告一、实验目的与原理1.1 实验目的本次实验的主要目的是通过惠斯通电桥测量电阻,了解电桥的基本原理和应用,掌握测量电阻的方法和技巧。
通过实验加深对电路理论知识的理解,提高动手实践能力。
1.2 实验原理惠斯通电桥是一种基于基尔霍夫电压定律的精密测量电阻的电路。
它由四个电阻组成,分别为R1、R2、R3和R4,其中R1和R3相等,R2和R4相等。
当电源接通时,电路中会产生一个电势差,使得桥臂上的电压相等。
根据基尔霍夫电压定律,我们可以得到以下方程:(V1 V2) / R1 = (V3 V4) / (R2 R3)解这个方程,我们可以得到未知电阻Rx的值。
需要注意的是,由于电源内阻、导线电阻等因素的影响,实际测量时需要进行一定的校正。
二、实验器材与方法2.1 实验器材本次实验所需的器材有:惠斯通电桥电路、电源、万用表、导线等。
其中,惠斯通电桥电路由四个电阻组成,电源为直流电源,万用表用于测量电压和电阻,导线用于连接电路。
2.2 实验方法1) 将惠斯通电桥电路按照图示连接好,注意连接处要接触良好,防止短路现象的发生。
2) 打开电源开关,调节电源电压,使其处于合适的范围。
通常情况下,电源电压应保持在5V左右。
3) 用万用表分别测量桥臂上的电压,记录下测量结果。
由于电源内阻和导线电阻的影响,我们需要进行一定的校正。
具体方法如下:a) 将万用表的量程调整为电压档位,选择合适的量程。
例如,如果测量范围为0-10kΩ,则将量程设置为0-10kΩ。
b) 用万用表测量R1和R2之间的电压V1和V2,记录下测量结果。
同样地,测量R3和R4之间的电压V3和V4,记录下测量结果。
c) 根据上述测量结果,计算出桥臂上的总电压V:V = V1 + V3 = V2 + V4。
d) 接下来,用万用表测量未知电阻Rx与其他已知电阻之间的电压差分压,例如:URx = (Vx V1) / (Rx R1),UR4 = (V4 V3) / (R4 R3)。
惠斯通电桥实验报告[教育教学]一、实验目的1.理解Hoffman's-斯通电桥的原理。
2.熟悉仪器仪表的性能特点与预期功能。
3.通过实验验证Hoffman's-斯通电桥电路的稳定性。
二、实验原理Hoffman's-斯通电桥是一种用于测量低阻抗电路的精密仪器设备。
该仪表可以测量电阻参数,以及它们在频率变化时电路内部参数的变化、相位抑制和工作状态等。
该仪表由4个分支构成,即两个相等的源分支电阻和两个相等的网络分支电阻。
假设源分支电阻的电阻值为Rs,网络分支的电阻值总是和Rs成比例变化。
然后将变化后的网络电阻值余数放在一条横线上,Rx是相互分开测量的R点,如图所示:Rs1、Rs2分别与Rx1、Rx2相连,并通过示波器测量接收器上的电压差即可得到R点电压。
Hoffman's-斯通电桥通过变换性整流实现空间频率响应功能,从而实现电路的极大抑制,达到测量电阻参数的效果。
三、实验步骤本次实验根据Hoffman's - 斯通电桥的原理模拟实现电路参数的测试。
实验步骤如下:1.准备实验仪器:仪表桥、ω/4函数发生器、示波器和衰减器件。
2.根据实验要求选定合适的电阻参数,组装实验电路。
3.根据入口参数配置仪表桥,调节ω/4函数发生器的频率,使其与仪表桥的工作频率相匹配。
4.将示波器的探头放到仪表桥的接收端,将衰减器件的第二端放置电路中负载的前端,将衰减器件的第三端直接接收器。
5.调节衰减器件,逐步增加频率,观察和记录电路接收器上的电压差,从而确定Hoffman's - 斯通电桥的频率稳定性。
四、实验结果通过本次实验,我们可以得到以下实验结果:1. Hoffman-斯通电桥的测量精度高,可以满足低阻抗电路的测量需求。
2. 在本次实验中,我们发现,通过调节衰减器,当频率增加时,接收器上的电压差增加,说明电路的稳定性会随频率变化而变化,本次实验验证了该电路的稳定性。
三、结论Hoffman的斯通电桥可以用来测量低阻抗电路的电阻参数,它具有高精度和高稳定性的特点。
惠斯通电桥实验研究报告云南农业大学物理实验报告实验名称:惠斯通电桥测量电阻一、实验目地(1)了解惠斯通电桥地构造和测量原理. (2)掌握用惠斯通电桥测电阻地方法.(3)了解电桥灵敏度地概念及其对电桥测量准确度地影响.二、实验仪器滑线式电桥,箱式电桥,检流计,电阻箱,滑动电阻器,待测电阻,电源,开关,导线等.三、实验原理:1.惠斯通电桥地测量原理如图1所示,由已知阻值地三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形,每一条边称为电桥地一个臂,在对角A 、B 之间接入电源E ,对角C 、D 之间接入检流计G .适当调节R 0、R 1、R 2地阻值,可以使检流计G 中无电流流过,即C 、D 两点地电势相等,电桥地这种状态称为平衡态.电桥地平衡条件为1002x RR R KR R ==(1)式中比例系数K 称为比率或倍率,通常将R1、R2称为比率臂,将R0称为比较臂.2.电桥地灵敏度式(1)是在电桥平衡地条件下推导出来地,而电桥是否达到真正地平衡状态,是由检流计指针是否有可察觉地偏转来判断地.检流计地灵敏度是有限地,当指针地偏转小于0.1格时,人眼就很难觉察出来.在电桥平衡时,设某一桥臂地电阻是R ,若我们把R 改变一个微小量ΔR ,电桥就会失去平衡,从而就会有电流流过检流计,如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针地偏转,我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态.为了定量表示检流计地误差,我们引入电桥灵敏度地概念,它定义为n S R R=?(2)式中,ΔR 为电桥平衡后电阻R 地微小改变量,Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置地格数,所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 地反应能力.3.滑线式惠斯通电桥滑线式惠斯通电桥地构造如图2所示.A 、B 、C 是装有接线柱地厚铜片(其电阻可以忽略),A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀地电阻丝.电阻丝上装有接线柱地滑键可沿电阻丝左右滑动,按下滑键任意触头,此时电阻丝被分成两段,设AD 段地长度为L 1、电阻为R 1,DB 地长度为L 2、电阻为R 2,因此当电桥处于平衡状态时,有111000221x R L L R R R R R L L L ===- (3)式中,L 1地长度可以从电阻丝下面所附地米尺上读出,R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用.另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ,对电路起保护、调节作用.为了消除电阻丝不均匀带来地误差,可用交换R 0与R x 地位置重新测量地方法来解决.也就是在测定R x 之后,保持R 1、R 2不变(即D 点地位置不变),将R 0与R x 地位置对调,重新调节R 0为0R ',使电桥达到平衡,则有221 000111x R L L L R R R R R L L -'''=== (4)所以221000111x R L L L R R R R R L L -'''=== (5)由式(5)可知,Rx 与R1、R2(或L1、L2)无关,它仅取决于R0地准确度.可以证明当K=R1/R2=1时,电桥地灵敏度最高,由于灵敏度限制而引起地误差最小,显然我们应在此最佳条件下测量.为此测量时可先将D点放在电阻丝地中间,调节R0地值,使电桥尽量接近平衡,然后再微调D点地位置即可使电桥达到平衡.4.箱式惠斯通电桥在面板地左上方是比率臂旋钮(量程变换器),比率臂R1、R2由8个定位电阻串联而成,旋转调节旋钮,可以使倍率K从0.001改变到1000共7个挡,在不同地倍率挡电阻地测量范围和准确度不同,如表1所示.面板右边是作为比较臂地标准电阻R0,它由4个十进位电阻器转盘组成,最大阻值为9999Ω;检流计安装在比率臂下方,其上有调零旋钮;将待测电阻接在Rx两接线柱之间;“B”是电源地按钮开关,“G”是检流计地按钮开关;使用箱内电源和检流计时应将“外接”短路;当电桥平衡时,待测电阻由式(1)可得.表1 不同倍率挡地测量范围与相对不确定度5.检流计检流计是一种可监测微小电流地仪器,在物理实验中常用作指零仪表.本实验所用AC5/4型直流指针式检流计,使用时需水平放置.其上装有零位调节器,当指针不指零时可以调回零位.检流计上标有“+”、“–”两个接线柱,另外还有“电计”及“短路”按钮.在使用过程中如需将检流计与外电路短时间接通,只要将“电计”按钮按下即可》若在使用过程中检流计指针不停地摆动,将“短路”按钮按下,指针便立刻停止摆动.四、实验步骤1.用滑线式惠斯通电桥测电阻(1)了解滑线式惠斯通电桥地构造及用法.(2)按图2接好线路,选取电阻箱地阻值R0,使其接近待测电阻Rx地估计值.(3)选取合适地D点,调整R0地阻值,使电桥处于平衡位置,记录R0和L1地值.(4)保持D地位置不变,将待测电阻Rx和电阻箱R0地位置互换,重复上述步骤,记录R 地值,计算待测电阻Rx地阻值.(5)测量电桥地灵敏度,在电桥平衡后将R0改变ΔR,记录检流计指针偏离平衡位置地格数Δn,计算电桥地灵敏度S.(6)换一个待测电阻,重复上述步骤.(7)计算待测电阻地绝对不确定度并表示出测量结果.2.用箱式惠斯通电桥测电阻(1)根据待测电阻Rx地估计值,确定倍率K,使R0阻值与倍率K 地乘积接近Rx地估计值.(2)按下“B”、“G”按键,观察检流计指针偏转程度,并逐个调节比较臂地千、百、十、个位读数旋钮,直到检流计准确指零为止.(3)记录R0(比较臂四个转盘电阻之和)与倍率K地值,求出待测电阻Rx值,并由表1给出测量不确定度.(4)换一个待测电阻,仿照上述步骤再次测量.五、原始数据记录1、滑线式电桥:2、箱式电桥:六、实验数据处理:1.滑线式惠斯通电桥(1)电阻1:R==≈Ω4327.34x2.029134.700.34370.2n S R R ?===?格格电阻箱地相对不确定度000U %0.1%0.0026/4370.20.1003% CR a bM R R =+=+?≈待测电阻地相对不确定度0.46%xcR crelx U U R = 待测电阻地不确定度0.46%4327.3419.91x cR crel x U U R ==?Ω≈Ω待测电阻地阻值为(4327.3419.91) (P 1)0.46%x crel R U =±Ω=?=?(2)电阻2:43.5x R ===Ω 3.88230.243.3n S R R ?===?格格电阻箱地相对不确定度000U %0.1%0.0026/43.30.00128CR a bM R R =+=+?= 待测电阻地相对不确定度0.13%xcR crelx U U R === 待测电阻地不确定度0.13%43.50.1x cR crel x U U R ==?Ω=Ω待测电阻地阻值(43.50.1) (P 1)0.13%x crel R U =±Ω=?=? 2.箱式电桥(1)电阻1:待测电阻地阻值00.12999299.9x R KR ==?Ω=Ω由表1可知,当K =0.1时,电桥地相对不确定度为0.2% 待测电阻地不确定度为0.2%299.90.6x cR crel x U U R ==?Ω=Ω待测电阻地阻值(299.90.6) (P 1)0.2%x crel R U =±Ω=?=?(2)电阻2:待测电阻地阻值00.01349534.95x R KR ==?Ω=Ω 由表1可知,当K =0.01时,电桥地相对不确定度为0.5%待测电阻地不确定度0.5%34.950.17x cR crel x U U R ==?Ω=Ω待测电阻地阻值(34.950.17) (P 1)0.5%x crel R U =±Ω=?=?七、实验误差分析1、检流计地灵敏度越高,实验结果地误差越小,因此实验中要尽量选择灵敏度高、内阻低地检流计.2、实验中,金属丝上地滑片应该尽量靠近中间,这样会使测量误差减小.3、电阻箱地实验仪器发热以后也可能给实验带来了一定地误差. 八、版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.EmxvxOtOco 用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏,以及其他非商业性或非盈利性用途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规定,不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利.除此以外,将本文任何内容或服务用于其他用途时,须征得本人及相关权利人地书面许可,并支付报酬.SixE2yXPq5Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and othernon-commercial or non-profit purposes, but at the same time, they shall abide by the provisions of copyright law and other relevant laws, and shall not infringe upon the legitimate rights of this website and its relevant obligees. In addition, when any content or service of this article is used for other purposes, written permission and remuneration shall be obtained from the person concerned and the relevant obligee.6ewMyirQFL 转载或引用本文内容必须是以新闻性或资料性公共免费信息为使用目地地合理、善意引用,不得对本文内容原意进行曲解、修改,并自负版权等法律责任.kavU42VRUsReproduction or quotation of the content of this article must be reasonable and good-faith citation for the use of news or informative public free information. It shall not misinterpret ormodify the original intention of the content of this article, and shall bear legal liability such as copyright.y6v3ALoS89。
惠斯通电桥测实验报告惠斯通电桥测实验报告引言:在物理学中,电桥是一种常用的实验仪器,用于测量电阻和电导率。
惠斯通电桥是其中最常见的一种。
本实验旨在通过使用惠斯通电桥来测量未知电阻的值,并探讨电桥的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过使用惠斯通电桥来测量未知电阻的值,并了解电桥的工作原理和应用。
二、实验原理惠斯通电桥是由英国物理学家惠斯通于19世纪中叶发明的。
它基于电桥平衡条件,即在电桥的四个电阻中,当两个对角线上的电阻比例相等时,电桥平衡。
当电桥平衡时,通过测量电桥的电流和电压,可以计算出未知电阻的值。
三、实验步骤1. 将惠斯通电桥连接好,确保电路没有短路或开路的情况。
2. 调节电桥上的可调电阻,使电桥平衡。
这可以通过调节电阻的大小或改变电桥上其他电阻的值来实现。
3. 记录下平衡时的电流和电压值。
4. 重复上述步骤,使用不同的未知电阻进行测量。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的电流和电压值,可以计算出未知电阻的值。
根据惠斯通电桥的原理,当电桥平衡时,两个对角线上的电阻比例相等。
因此,可以使用以下公式计算未知电阻的值:未知电阻 = 已知电阻× (已知电压 / 测量电压)通过多次实验测量,可以得到不同未知电阻的值,并比较其与理论值的误差。
如果实验结果与理论值相差较小,则说明实验结果较为准确。
五、实验应用惠斯通电桥在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用于测量电阻、电导率和电容等物理量。
在电子工程和电路设计中,电桥可以用于校准电阻器、测量电路的稳定性和精确度。
此外,电桥还可以用于检测电路中的故障和损坏部件。
六、实验总结通过本次实验,我们深入了解了惠斯通电桥的原理和应用。
通过测量未知电阻的值,我们验证了电桥的准确性和精确度。
电桥作为一种常用的实验仪器,在物理学和工程学领域具有重要的地位和应用前景。
在今后的学习和实践中,我们将进一步探索电桥的其他应用,并不断提高实验技能和数据处理能力。
结语:惠斯通电桥是一种常见的实验仪器,用于测量电阻和电导率。
云南农业大学 物 理 实 验 报 告
实验名称:惠斯通电桥测量电阻
一、实验目的
(1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。
(2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。
(3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。
二、实验仪器
滑线式电桥,箱式电桥,检流计,电阻箱,滑动电阻器,待测电阻,电源,开关,导线等。
三、实验原理:
1.惠斯通电桥的测量原理
如图1所示,由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形,每一条边称为电桥的一个臂,在对角A 、B 之间接入电源E ,对角C 、D 之间接入检流计G 。
适当调节R 0、R 1、R 2的阻值,可以使检流计G 中无电流流过,即C 、D 两点的电势相等,电桥的这种状态称为平衡态。
电桥的平衡条件为
1
002
x R R R KR R =
= (1)
式中比例系数K 称为比率或倍率,通常将R1、R2称为比率臂,将R0称为比较臂。
2.电桥的灵敏度
式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的,而电桥是否达到真正的平衡状态,是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。
检流计的灵敏度是有限的,当指针的偏转小于0.1格时,人眼就很难觉察出来。
在电桥平衡时,设某一桥臂的电阻是R ,若我们把R 改变一个微小量ΔR ,电桥就会失去平衡,从而就会有电流流过检流计,如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转,我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。
为了定量表示检流计的误差,我们引入电桥灵敏度的概念,它定义为
n
S R R
∆=
∆
(2)
式中,ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量,Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数,所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。
3.滑线式惠斯通电桥
滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。
A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片(其电阻可以忽略),A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。
电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动,按下滑键任意触头,此时电阻丝被分成两段,设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1,DB 的长度为L 2、电阻为R 2,因此当电桥处于平衡状态时,有
111
000221
x R L L R R R R R L L L =
==- (3)
式中,L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出,R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。
另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ,对电路起保护、调节作用。
为了消除电阻丝不均匀带来的误差,可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。
也就是在测定R x 之后,保持R 1、R 2不变(即D 点的位置不变),将R 0与R x 的位置对调,重新调
节R 0为0R ',使电桥达到平衡,则有
221
000
111
x R L L L R R R R R L L -'''=
== (4)
所以
221
000
111
x R L L L R R R R R L L -'''=
== (5)
由式(5)可知,Rx 与R1、R2(或L1、L2)无关,它仅取决于R0的准确度。
可以证明
当K=R1/R2=1时,电桥的灵敏度最高,由于灵敏度限制而引起的误差最小,显然我们应在此最佳条件下测量。
为此测量时可先将D点放在电阻丝的中间,调节R0的值,使电桥尽量接近平衡,然后再微调D点的位置即可使电桥达到平衡。
4.箱式惠斯通电桥
在面板的左上方是比率臂旋钮(量程变换器),比率臂R1、R2由8个定位电阻串联而成,旋转调节旋钮,可以使倍率K从0.001改变到1000共7个挡,在不同的倍率挡电阻的测量范围和准确度不同,如表1所示。
面板右边是作为比较臂的标准电阻R0,它由4个十进位电阻器转盘组成,最大阻值为9999Ω;检流计安装在比率臂下方,其上有调零旋钮;将待测电阻接在Rx两接线柱之间;“B”是电源的按钮开关,“G”是检流计的按钮开关;使用箱内电源和检流计时应将“外接”短路;当电桥平衡时,待测电阻由式(1)可得。
表1 不同倍率挡的测量范围与相对不确定度
5.检流计
检流计是一种可监测微小电流的仪器,在物理实验中常用作指零仪表。
本实验所用AC5/4型直流指针式检流计,使用时需水平放置。
其上装有零位调节器,当指针不指零时可以调回零位。
检流计上标有“+”、“–”两个接线柱,另外还有“电计”及“短路”按钮。
在使用过程中如需将检流计与外电路短时间接通,只要将“电计”按钮按下即可》若在使用过程中检流计指针不停地摆动,将“短路”按钮按下,指针便立刻停止摆动。
四、实验步骤
1.用滑线式惠斯通电桥测电阻
(1) 了解滑线式惠斯通电桥的构造及用法。
(2) 按图2接好线路,选取电阻箱的阻值R0,使其接近待测电阻Rx的估计值。
(3) 选取合适的D点,调整R0的阻值,使电桥处于平衡位置,记录R0和L1的值。
(4) 保持D的位置不变,将待测电阻Rx和电阻箱R0的位置互换,重复上述步骤,记
录
R 的值,计算待测电阻Rx的阻值。
(5) 测量电桥的灵敏度,在电桥平衡后将R0改变ΔR,记录检流计指针偏离平衡位置的
格数Δn,计算电桥的灵敏度S。
(6) 换一个待测电阻,重复上述步骤。
(7) 计算待测电阻的绝对不确定度并表示出测量结果。
2.用箱式惠斯通电桥测电阻
(1) 根据待测电阻Rx的估计值,确定倍率K,使R0阻值与倍率K的乘积接近Rx的估
计值。
(2)按下“B”、“G”按键,观察检流计指针偏转程度,并逐个调节比较臂的千、百、十、
个位读数旋钮,直到检流计准确指零为止。
(3)记录R0(比较臂四个转盘电阻之和)与倍率K的值,求出待测电阻Rx值,并由表1给出测量不确定度。
(4)换一个待测电阻,仿照上述步骤再次测量。
五、原始数据记录
1、滑线式电桥:
2、箱式电桥:
六、实验数据处理:
1.滑线式惠斯通电桥
(1)电阻1:
R≈Ω
4327.34
x
2.0
29134.700.34370.2
n S R R ∆=
==∆格格 电阻箱的相对不确定度
000
U %0.1%0.0026/4370.20.1003% CR a bM R R =+=+⨯≈
待测电阻的相对不确定度
0.46%
x
cR crel
x U U R == 待测电阻的不确定度
0.46%4327.3419.91x cR crel x U U R ==⨯Ω≈Ω
待测电阻的阻值为
(4327.3419.91) (P 1)0.46%x crel R U =±Ω
⎧=⎨
=⎩
(2)电阻
2:
43.5x R ==Ω 3.8
8230.243.3
n S R R ∆=
==∆格格 电阻箱的相对不确定度
000
U %0.1%0.0026/43.30.00128CR a bM R R =+=+⨯=
待测电阻的相对不确定度
0.13%
x
cR crel
x U U R === 待测电阻的不确定度
0.13%43.50.1x cR crel x U U R ==⨯Ω=Ω
待测电阻的阻值
(43.50.1) (P 1)0.13%x crel R U =±Ω
⎧=⎨
=⎩
2.箱式电桥
(1)电阻1:
待测电阻的阻值 00.12999299.9x R KR ==⨯Ω=Ω
由表1可知,当K =0.1时,电桥的相对不确定度为0.2% 待测电阻的不确定度为
0.2%299.90.6x cR crel x U U R ==⨯Ω=Ω
待测电阻的阻值
(299.90.6) (P 1)0.2%x crel R U =±Ω
⎧=⎨
=⎩
(2)电阻2:
待测电阻的阻值 00.01349534.95x R KR ==⨯Ω=Ω 由表1可知,当K =0.01时,电桥的相对不确定度为0.5%
待测电阻的不确定度
0.5%34.950.17x cR crel x U U R ==⨯Ω=Ω
待测电阻的阻值
(34.950.17) (P 1)0.5%x crel R U =±Ω
⎧=⎨
=⎩
七、实验误差分析
1、检流计的灵敏度越高,实验结果的误差越小,因此实验中要尽量选择灵敏度高、内
阻低的检流计。
2、实验中,金属丝上的滑片应该尽量靠近中间,这样会使测量误差减小。
3、电阻箱的实验仪器发热以后也可能给实验带来了一定的误差。
八、。