电桥及电桥在测量 中的应用
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电桥及电桥在测量 中的应用. 物理实验中心. 目 录. 一、概述. 二、利用单臂电桥进行测量. 三、利用双臂电桥进行测量. 一、 概 述. 电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于测量准确、使用方便,所以得到广泛应用。 电桥有直流电桥和交流电桥之分。直流电桥是学习其它电桥的基础。 直流电桥主要用于电阻测量,有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥又叫惠斯登电桥,双臂电桥又叫凯尔文电桥。. 返回. 二、利用单臂电桥进行测量. 1 、单臂电桥的工作原理. 2 、单臂电桥的实验内容. 3 、单臂电桥的实验线路及仪器介绍. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
电桥及电桥在测量电桥及电桥在测量 中的应用中的应用
物理实验中心
一、概述二、利用单臂电桥进行测量三、利用双臂电桥进行测量
目 录
一、 概 述
电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于测量准确、使用方便,所以得到广泛应用。 电桥有直流电桥和交流电桥之分。直流电桥是学习其它电桥的基础。 直流电桥主要用于电阻测量,有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥又叫惠斯登电桥,双臂电桥又叫凯尔文电桥。
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二、利用单臂电桥进行测量
1 、单臂电桥的工作原理2 、单臂电桥的实验内容3 、单臂电桥的实验线路及仪器介绍4 、单臂电桥的实验误差及减小误差 的办法5 、仪器使用和测量注意事项
2R1R
xR sRG
E K
D
B
当 D 、 B 间的电位相等时,检流计 G 无电流流过,各电阻间有如下关系:
sx RR
RR
2
1
1. 单 臂 电 桥 工作原理图
比例臂
比较臂
返回
2 、单臂电桥的实验内容
( 1 )、 自搭惠斯登电桥测量未知电阻
( 2 )、 利用交换法进行未知电阻的测量
( 3 )、 直接利用箱式惠斯登电桥测量未
知电阻,并确定电桥的灵敏度
返回
xR
1R 2R
sRG
E K
D
B
R电池盒
检流计
电阻箱
电阻箱
3 、单臂电桥的实验线路及仪器介绍电阻箱
滑线变阻器
箱式惠斯登电桥
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( 1 )、电阻箱本身的误差
4 、单臂电桥的实验误差及减小误差 的办法
( 2 )、桥路灵敏度带入的测量误差
单臂电桥的测量误差主要来自以下两个方面:
电阻箱的误差由下式近似给出:
)%2.01.0(R
m
R
R
这部分误差主要来自于电阻箱上 6 个电阻盘之间的接触误差 , 且电阻越小 , 则误差越大。
( 1 )、电阻箱的误差
( 2 )、桥路灵敏度带入的测量误差
电桥灵敏度的定义为:
xx RR
nS
/
将上式改写为:
)(x
sgxs
i
RR
RR
RRRRR
ESS
2
121 2
( 1 )、选择合适的桥臂电阻综上所述,可以给出如下结论:
桥臂电阻太小,会增加电阻箱本身误差引入的测量误差,同时不能满足测量结果所需的有效位数。 桥臂电阻太大,则测量的灵敏度将大大下降。
本实验的选择的原则 : 在满足测量有效位数的前提下尽可能取小。
减小测量误差的方法
( 2 )、利用交换法进行测量
交换前有:
sx RR
RR
2
1
下一页
交换后有:
sx RR
RR
1
2
ssx RRR
将交换前后两式相乘有:
交换后的不确定度为:
22)()(
2
1)(
s
s
s
s
x
x
R
Ru
R
Ru
R
Ru
返回
交换前的不确定度为:
22
2
22
1
1 )()()()(
s
s
x
x
R
Ru
R
Ru
R
Ru
R
Ru
( 1 )、 AC-5 型灵敏检流计
5 、仪器使用和测量注意事项
( 2 )、 箱式惠斯登电桥电桥
( 3 )、测量中应注意的问题
电计键接触式连通
短路键
指针锁动搬钮露出白点:锁住露出红点:开放
( 1 )、 AC-5 型灵敏检流计
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( 2 )、 箱式惠斯登电桥
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① 检流计平衡指示调零时,指针锁动钮 必须处于开启状态,使用结束后应置 于关闭状态
② 滑线变阻器 R 的作用是改变桥路的灵 敏度(即改变 E )。在测量读数时 R=0 此时灵敏度最高。
( 3 )、 测量中应注意的问题
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三、利用双臂电桥进行测量
1 、双臂电桥的工作原理
2 、实验仪器介绍3 、实验内容4 、最小二乘法简介及数据 处理要求
1 、双臂电桥的工作原理
单臂电桥测量电阻的范围为 ,当待测电阻小于 时,测量线路中的附加电阻 不可忽略 。双臂电桥使用四端钮电阻,可以消除附加电阻对测量结果的影响,双臂电桥一般用来测量 以下的低值电阻。
双臂电桥是如何消除附加电阻对测量结果的影响的呢?
1
61 ~ 10 1
4 2(10 ~ 10 )
1C 2C
1P 2P
xR1r 2r
'1r '2r
四端钮电阻
四端钮电阻如何将附加电阻和转移出 xR
1R 2R
G GxR xRsR sR1r 1r
'1r
2r
2r
'2r
2R1R
1R 2R
sRxR
E
G1C
'2C
2C'1C
NR
1r '1r
2r
'2r
2sr
'2sr
'1sr1sr
双臂电桥的原理图
1R 2RD
G
E
B
r
23 II
sR
4R3R
2I 2I
1I1I
xR
3II
实际的双臂电桥
利用 BD 两端电位相等的条件可解得:
31 4 1
2 3 4 2 4x s
RR rR RR R
R R R r R R
若满足: 4321 // RRRR 则有凯尔文电桥的平衡公式:
sx RR
RR
2
1
2 、实验仪器介绍
( 1 )、 QJ44 型双臂电桥
本实验使用了两种仪器:
( 2 )、 DHSR 四端电阻器
返回
( 1 )、 QJ44 型双臂电桥
返回
( 2 )、 DHSR 四端电阻器
返回
3 、实验内容
( 1 )、用 QJ44 型双电桥测量给定金属棒的阻值
( 2 )、利用逐差法、图解法、最小二乘法处理数据。
返回
谢 谢 谢 谢