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关于惠更斯电桥测电阻实验报告如下:
一、实验目的
掌握电桥测电阻的原理和方法。了解减小测电阻误差的一般方法。
二、实验原理
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:R2/R1=Rx/R3,即*Rx=(R2/R1)R3。
若R1.R2.R3惠斯通电桥的.电路四个电阻R1.R2.R3.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,对角均已知,则Rx可由上式求出。
电桥电路可以这样理解,电源E.R2.Rx是一个分压电路,Rx上的电压为[Rx/(R1+R2)]·E,又E和R1、R3也是一个分压电路,R3上的电压等于[R3/(R3+R1)]·E,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更大些。当检流计指零时,说明两电压相等,也就得出公式。
三、实验仪器
线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源。
四、实验内容和步骤
标准电阻Rn选择开关选择“单桥”档;工作方式开关选择“单桥”档;电源选择开关选在有效量程里;G开关选择“G内接”;根据Rx估计值,选好量成倍率,设置好R1R2和R3值,将位值电阻Rx接入Rx接线端子(注意Rx端于上方短接片应接好)打开仪器市电开关、面板指示灯亮。
建议选择毫伏表作为仪器检流计,释放“接入”键,量程置“2mV”挡,调节“调零”电位器,将数显表调零。调零后将量程转入200mV量程,按下“接入”按键,也可以选择微安表做检流计;调节R3各盘电阻,粗平衡后,可以选择20mV挡或2mV挡,细调R3,使电桥平衡;按下式计算被测电阻值是:Rx=(R2/R1)R3。
五、误差分析
1、检流计灵敏度可导致偶然误差增大。
2、导线电阻可使测量值偏大或偏小,跟电路中电阻分布有关,属系统误差。
3、待测电阻两端接触电阻均可造成测量结果偏大。
4、实验中周围的电子设备干扰。
5、电阻随温度变化有所改变。
6、选择的R1和R2过小造成系统误差,增大灵敏度。
惠斯通电桥是一种用于测量电阻的精密仪器。在实验过程中,我们通过调节电桥中的可变电阻,使电桥达到平衡状态,从而得出待测电阻的阻值。在实验中,我们发现,当电桥平衡时,两个对角线上的电阻乘积相等,即R1R4=R2R3。这一公式为我们提供了测量未知电阻的有效方法。
在实验过程中,我们遇到了一些问题。首先是电桥平衡的难控性,由于电桥结构复杂,微小的调整都会影响到电桥的平衡状态。其次是温度的影响,实验环境温度的变化对电桥的测量结果有显著影响。我们采取了多次重复测量和温度补偿措施,以减少这些误差的影响。
实验结果表明,惠斯通电桥具有较高的测量精度。我们通过实验测得的电阻值与标准值相差不大,误差在可接受范围内。然而,实验也存在一些不足之处,如测量范围有限,难以测量超出电桥量程的电阻。此外,实验过程较为繁琐,需要花费较多的时间和精力。
为了提高实验的准确性和效率,我们提出了一些改进建议。首先,可以通过改进电桥结构,使其更易于调节和控制,从而提高测量精度。其次,可以引入温度补偿电路,以减少温度变化对测量结果的影响。最后,可以开发一些辅助软件,帮助实验者更快速地完成实验操作。
例题:如图所示
的电路可以测量电阻的阻值。图中R?是待测电阻,R?是定值电阻,阻值是100Ω,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段长20cm的均匀电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=8cm,则R?的阻值为()
方案一:如图(a)所示,
先闭合开关S,然后调整电阻箱R?的阻值,使开关S?闭合时,电流表G的示数为零.已知定值电阻R?、R?的阻值,即可求得电阻R?.
(1)实验中对电流表G的选择,下列说法正确的是()
A.电流表的零刻度在表盘左侧
B.电流表的零刻度在表盘中央
C.电流表的灵敏度高,无需准确读出电流的大小
D.电流表的灵敏度高,且能准确读出电流的大小
(2)若实验中未接入电流表G,而其它电路均已连接完好,调节电阻箱R?,当(R?/R?)>(R?/R?)则B、D两点的电势的关系满足φB___φD(填“>”“<”或“=”).
方案二:在方案一的基础上,用一段粗细均匀的电阻丝替代R?、R?,将电阻箱R?换成定值电阻R,如图(b)所示.
(3)闭合开关S,调整触头D的位置,使按下触头D时,电流表G的示数为零.已知定值电阻R的阻值,用刻度尺测量出l?、l?,则电阻R?=___.
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