文档介绍：南昌大学物理实验报告

课程名称: 大学物理实验
实验名称: 惠斯登电桥
学院: 管理学院专业班级:
学生姓名: 学号:
实验地点: 基础实验大楼210 座位号: 09
实验时间: 第三周星期天下午一点开始

一、实验目的:
1. 掌握电桥测电阻的原理和方法;
2. 了解减小测电阻的误差的一般方法。
二、实验原理:
1. 伏安法测电阻时,除了因使用的电流表和电压表准确度不高带来的误差外,还存在线路本身不可避免地带来的误差。在伏安法线路上经过改进的电桥线路克服了这些缺点。他不用电流变和电压表,而是和标准电阻相比较。

G
R1
Rx
R2
R3
Rc
Rp
惠斯通电桥的电路上图所示,四个电阻R1,R2,R3和Rx连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂,对角A和C加上电源E,对角B和D之间连接检流计G,所谓桥就是指BD这条对角线,它的作用就是将桥的两个端点的电势直接进行比较。当B、D两点电势相等时,检流计中无电流通过,电桥达到了平衡。这时有

即(11-1)
若R1、R2,R3均为已知(或和R3为已知),则Rx可由上式求出。
电桥电路可以这样理解,电源E、R1、Rx是一个分压电路,Rx上的电压为,又E和R2、R3也是一个分压电路,R3上的电压等于,现在用检流计来比较Rx和R3的电压,根据电流方向,可以发现哪一个电压大些。当检流计指零时,说明两电压相等,也就得出式(11-1)。
电压灵敏度
式(11-1)是在电桥平衡的条件下推到出来的,而电桥是否平衡,实验中是以检流计示数为零来判断的,检流计的灵敏度总是有限的,假设电桥在时调到了平衡,则有Rx=R3,若把R3稍微变化一点ΔR3,电桥就应失去平衡,就有电流Ig流过检流计,如果Ig小到不能被检流计察觉出来,那么我们就会认为电桥还是平衡的,因而得出Rx=R3+ΔR3,这就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差,对此我们引入电桥灵敏度S的概念,它定义为:
(11-2)
式中ΔRx是电桥平衡后Rx的微小变量(实际上Rx是不能变的,改变的是标准电阻),而式中Δn是电桥偏离平衡而引起的检流计变化量,它越大说明就越灵敏,带来的误差就越小。
电桥平衡的调节方法
从式(11-1)可以看出,调节电桥平衡有两种方法:一种是固定R3值,改变比值电阻R1和R2的比例,使电桥平衡。这种情况可能使R1和R2的值相差甚远,因而对电阻的精度要求特别高,比值的相对误差较大。另一种方法是固定R1/R2为某一比值,调节R3,使电桥平衡。在实际测量中,常采用后一种方法来调节电桥平衡。
(2)线式电桥中减小误差的一种方法。
线式电桥使用日久后,导线磨损致使电阻分布不均匀,结果会带进系统误差。为消除误差,可采用交换测量法:使R1、R2的位置不变,将Rx和R3对调,各测量一次。设第二次测量电桥平衡时R3的值为R3',根据式(11-1)有
(11-3)
式(11-3)中不包含长度,由此还可以避免长度读数带来的误差。
实验仪器:
线式电桥版,电阻箱,滑线变阻器,检流计,箱式惠斯登电桥,待测电阻。
四、实验内容和步骤:

(1)按图11-1接好线路,各接线头必须干净、接牢,以减小接线电阻,可变电阻Rp取最大值。
(2)接通电源,电压取