大学物理实验报告（清华大学）实验3.3直流电桥测电阻实验预习报告

大学物理实验报告（清华大学）实验3.3直流电桥测电阻实验预习报告 清 华 大 学 实 验 报 告 系别:机械系 班号:机械51班 姓名:邹诚 (同组姓名: ) 作实验日期 年 月 日 教师评定: 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 (1)了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ; (2)单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据; (3)了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥(单电桥)是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。 R图中、和是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻R连成一个四边形，每一条RRx21 边称作电桥的一个臂。对角A和C之间接电源E;对角B和D之间接有检流计G，它像桥一样。若调节R使检流计中电流为零，桥两端的B点和D点点位相等，电桥达到平衡，这时可得 IR,IRIR,IR， 11212x 两式相除可得 R2R,R xR1 R 只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值可以仅从三个标准电阻的x R值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把和标准电阻相比较，因而测量的准确度x 较高。 单电桥的实际线路如图所示: 将和做成比值为C的比率臂，则被测电阻为 RR21 R,CRx 其中，共分7个档，0.001,1000，R为测量臂，由4个十进位的电阻盘组成。C,RR21 ,图中电阻单位为。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式: R,R(1，,t)t0R -1式中R、R分别是t、0?时金属丝的电阻值;是电阻温度系数，单位是(?)。严格地,0tR 说，一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50?,100?的范围内的,,RR R变化很小，可当作常数，即与呈线性关系。于是 tt RR,t0, ,RRt0 利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-263?,1100?都能使用。铜电阻温度计在-50?,100?范围内因其线性好，应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 llXX 用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线、和接触点、等处都有一定的2112 ,2,410,10,R电阻，约为,量级。这些引线电阻和接触电阻与待测的串联在一起，对低值x 电阻的测量影响很大。为减小它们的影响，在双电桥中作了两处明显的改进: (1)被测电阻和测量盘电阻均采用四端接法。四端接法示意图如下 图中、是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引线电阻和接触电阻折合到电CC21 源回路的其他串联电阻中;、是电压端，通常接测量用的高电阻回路或电流为零的补偿PP12 回路，从而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的影响相对减小了。 (2)如下图: ''双电桥中增设了两个臂和，其阻值较高。流过检流计G的电流为零时，电桥达到平RR21 衡，于是可以得到以下三个方程 ' IR，IR,IR3x2212 ' IR，IR,IR32111 '' I(R，R),(I,I)r22132 上式中各量的意义相应地与上图中的符号相对应。解这三个方程可得: '',,RRrRR2122,,R,R，, ? x''',,RRR，R，rR11121,, ''双电桥在结构设计上尽量做到，并且尽量今小电阻，因此可得 RR,RRr2121 R2R,R xR1 RR,C同样，在仪器中将做成比率臂，则 21 ? R,CRx 这样，电阻和的电压端附近附加电阻(即两端的引线电阻和接触电阻)由于和高阻RRx 值臂串联，其影响减小了;两个外侧电流端的附加电阻串联在电源回路中，其影响可忽略;两个内侧电流的附加电阻和小电阻相串联，相当于增大了?式中的，其影响通常也可忽略。rr 于是只要将被测低电阻按四端接法接入双电桥进行测量，就可像单电桥那样用?来计算了。 4. 直流电桥测电阻及组装数字温度计 (1)非平衡电桥 GG 一般平衡电桥测电阻，多是以检流计为平衡指示器，而非平衡电桥则是将检流计去掉，通过测量其两端的电压来确定电阻，如下图所示: Ut E 如果电源一定，当某桥臂待测电阻(如金属热电阻、电阻应变片、光敏电阻等)发Rt 生变化时，非平衡电桥的输出电压也发生变化。 Ut ,,RR1,,U,E, 非平衡电桥的输出电压公式为 ? t,,R，RR，R12t,, 一般来说U与的关系不是线性的，为了组装数字温度计，适当地选择电桥参数(、、RRtt21RE和)，使其非线性项误差很小，在一定的温度范围内呈近似线性关系。这就是线性化设计。 (2)互易桥 为简单起见，我们利用现有的QJ—23型惠斯通电桥改装成非平衡桥，用铜丝电阻作感温 20,2000,元件，阻值约。用惠斯通电桥测量时一般会选C=0.01，将R置于，由该电桥线 U路知，此时R,10,，R,1000,，这样的阻值配比测量误差较大，不能满足线性化设t21 计的要求。现在我们巧改惠斯通电桥，将电源E和检流计G互易位置，这样桥臂阻值之间的关系，就较为合理。为讨论方便，将这种电源E，检流计G互换的惠斯通电桥称之为互易桥。 U将G再换成mV 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ，就改成互易了的非平衡桥，用它测量误差就会减小。 t (3)线性化设计 欲组装一个温度范围在0-100?的铜电阻数字温度计，必须将,t的关系线性化，当采Ut 1用量程为19.999mV的数字电压表来显示温度值时，要求显示值: 42 1 Ut (mv) ? ,t10 当温度t=0?时，，此时互易桥为平衡桥有: U,0mV0 RRR200R,C, ，或 ,CCRR1 式中为0?时铜丝电阻值，R为测量臂电阻，对铜电阻来说，在0-100?范围内与市线RRt0t 性关系:，这样?式可改写为: R,R(1，,t)t0 ,,11,,U,E, ? t,,,1，C1，C(1，t),, ,3C,0.01,,110/ 考虑到本实验中选，铜电阻温度系数,?，则?式还可以进一步,简化为: EC,U,t，,U ? t2(1)，C ,U,U为非线性误差项。忽略后，比较?、?得: 2(1，C)E, 10C, 2R(1，C)0C,0.01R,E, 至此，已完成了线性化设计，选择电桥参数，，就可以用C10C, 1U,t，,U非平衡桥组装成数字温度计，(mV)。 t10 三、实验步骤 1. 惠斯通电桥测电阻 (1)熟悉电桥结构，预调检流计零点。 (2)测不同量级的待测电阻值(其中有一个感性电阻)，根据被测电阻的标称值(即大约值)，首先选定比率C并预置测量盘;接着调节电桥平衡而得到读 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf C和R值，并注意 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 操作规 ,d律;然后测出偏离平衡位置分格所需的测量盘示值变化，以便计算灵敏阈。 ,R (3)根据 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的数据计算测量值CR，分析误差，最后给出各电阻的测量结果。 2. 单电桥测铜丝的电阻温度系数 (1)测量加热前的水温及铜丝电阻值。 (2)从气势温度升温，每隔5?,6?左右测一次温度t及相应的阻值。 Rt (3)注意摸索控制待测铜丝温度的方法。要求在大致热平衡(温度计示值基本不变)时进行测量。 (4)测量后用计算机进行直线拟合来检测数据。如果每次都在大致热平衡时测量，则{t}和{}Rt直线拟合的相关系数应该在r=0.999以上。 3. 双电桥测低电阻 测量一根金属丝的电阻或一根铜棒的电阻率。注意低电阻的四端接法。实验中要记下待测低电阻的编号，双电桥的编号、测量范围和准确度等级。 4. 直流电桥测电阻及组装数字温度计 1)将QJ-23型惠斯通电桥改装成互易桥(必须关掉电源后再操作)。电源E接到原电桥的G( 的“外接”端(此时金属片必须将“内接”两端短路并拧紧)，将数字电压表接到原电桥的B端。 2R(1，C)0C,0.01R,E,(2)按所选的电桥参数组装数字温度计，即，，，其中和R,0C10C, R在前面的实验中已测得。分析、不准确对实验结果的影响。 ,0 (3)用实验检验组装的数字温度计 可在前面测铜丝电阻温度系数的实验的水筒中进行，在余温上每增加4,5?测5,6组实 U验点(测温范围大于20?，注意热平衡，t<80?)。然后上计算机拟合，检验,t线性关系tU,a，bt，记录a、b、r等。 t