單臂電橋測量中值電阻標(biāo)準(zhǔn)報告.doc
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單臂電橋測量中值電阻 實驗?zāi)康? 1. 掌握單臂電橋測量電阻的原理和方法,熟悉滑線變阻器的使用。 2. 學(xué)會用交換法減少自搭電橋的測量誤差 3. 理解檢流計和電橋靈敏度的概念。 實驗原理 單臂電橋測電阻原理圖 G 1、單臂電橋的測量原理 如圖如果B、D 兩點的電位相等,接上檢流計后,指針指零,電橋達(dá)到平衡狀態(tài),知:R1/R2=Rx/R0 所以 Rx=R1 R0/R2=P R0 (1) 當(dāng)P 選定后,Rx的測量精度由R0決定。R0的有效數(shù)字越多,測量結(jié)果就越準(zhǔn)確。所以P的選取應(yīng)以盡量使R0讀出最多位數(shù)為原則。 2、交換法修正電橋的誤差 由(1)式知: (2) 利用交換法測量修正誤差,將比較臂R0與被測臂Rx互換位置,重新調(diào)節(jié)R0至R0′,使電橋平衡,則: (3) 將(1) 式與(2) 式相比較,得: (4) 此時,根據(jù)儀器相對不確定度的傳遞,有: (5) 于是電阻的不確定度只取決于標(biāo)準(zhǔn)電阻R0 3、電橋的靈敏度 電橋平衡后,若比較臂R改變△R,則電橋失去平衡,有電流Ig流經(jīng)檢流計。但I(xiàn)g如果小到使檢流計反映不出來,那么實驗者仍認(rèn)為電橋處于平衡,因此說△R就是檢流計由于靈敏度不夠所帶來的不確定度。所以,電橋靈敏度定義為: (格) (6) 式中是對應(yīng)于電橋平衡后待測電阻相對改變量所引起的檢流計的偏轉(zhuǎn)格數(shù) 實驗儀器 5V直流穩(wěn)壓電源(附開關(guān))、滑線變阻器、電阻箱、AC5型直流指針式檢流計、待測電阻板、QJ23(或QJ23a)型直流單臂電橋、導(dǎo)線 操作要點 1. 用自搭電橋測電阻Rx2 ( 約120Ω) (1) 連接線路,取R1∶R2=1∶1左右,用交換法測量Rx2 。 (2) 測電橋的靈敏度:交換后,讀出電橋平衡的比較臂阻值后, 再將比較臂電阻R0改變△R,使檢流計偏轉(zhuǎn)△d = 5小格,記錄△R值,依據(jù)式(6)計算電橋靈敏度。 2. 用箱式電橋測量電阻板上的三個電阻Rx1、Rx2、Rx3 。 對照實物及儀器底面的電路圖使用儀器,利用內(nèi)部電源和檢流計,將面板上該連接的地方接好;根據(jù)所給電阻Rx1、Rx2、Rx3的近似值分別選取適當(dāng)?shù)谋嚷蔖,使每個電阻的測量值均有四位有效數(shù)字;最后參照儀器說明記錄不同比例臂時電橋?qū)?yīng)的準(zhǔn)確度等級。 數(shù)據(jù)處理 表一:自搭電橋數(shù)據(jù) 電阻 2 121.8 122.0 121.9 0.2 0.2 0.2 所以: 結(jié)果表達(dá)式: 相對不確定度 表二:靈敏度測量 電阻 靈敏度 2 122.0 6.0格 0.4 2103格 表三:箱式電橋測電阻 電阻 比率 示數(shù) 測量值 結(jié)果表達(dá)式 1 1 5015 5015 10 0.2% =5.0150.010 2 0.1 1220 122.0 0.3 0.2% =122.00.3 3 0.01 1695 16.95 0.05 0.25% =16.950.05 表中按公式算出 按算出 誤差分析及討論 1. 誤差分析:電橋的靈敏度;電阻箱及檢流計的儀器誤差;各導(dǎo)線的電阻及接觸電阻;電阻箱通電會發(fā)熱,其指示值與實際值不相等。 2. 如何提高自搭電橋的靈敏度:適當(dāng)提高電源電壓;選擇靈敏度高、內(nèi)阻低的檢流計;適當(dāng)減小橋臂電阻Rx+R1+R2+R0的值,且使2+R1/Rx+R0/R2的值最?。槐M可能減小“橋”上除檢流計外的電阻,使橋上的電壓盡可能降在檢流計上。 預(yù)習(xí)思考題 1. AC5型直流指針式檢流計面板上的紅、白鎖鈕、電計鈕、短路鈕各起什么作用?使用檢流計應(yīng)注意哪些問題? 答:鎖鈕轉(zhuǎn)向“紅”點,表示內(nèi)裝的托架把線圈托住,指針不能自由擺動。在不使用檢流計應(yīng)將其調(diào)至此狀態(tài),避免搬動或受沖擊時震斷懸掛線圈的金屬絲。 鎖鈕轉(zhuǎn)向“白”點,表示指針能自由擺動,可以進(jìn)入使用狀態(tài)。 按下“電計”鈕,表示接通檢流計。按下“短路”鈕時,與線圈并聯(lián)的一金屬線將線圈短路,表頭的線圈上不會有電流流過,此時指針穩(wěn)定在按下“短路”鈕瞬間的位置。因此,為使指針迅速回到零位,可在指針擺動到零位時,立即按下“短路”鈕,便可達(dá)到目的。 2. 用自搭式電橋測電阻時,10kΩ變阻器起什么作用?應(yīng)如何操作? 答:保護(hù)檢流計的作用。開始實驗時,應(yīng)將其滑至接入電阻最大的位置,設(shè)定比率臂P,根據(jù)待測電阻,估算比較臂的大小并調(diào)至理論位置,接通電源,按下檢流計“電計”鈕,根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向進(jìn)而調(diào)節(jié)比較臂的大小。 3. 用箱式電橋測電阻時,比率臂P的選擇應(yīng)遵循什么原則? 答:測量盡可能多的位數(shù)為原則,本實驗用的箱式電橋比較臂有四位,故要測量四位有效數(shù)字。 課后思考題 1. 當(dāng)電橋達(dá)到平衡,若互換電源與檢流計的位置,電橋是否仍保持平衡?試證明。 答:仍平衡。因交換前有R1/R2=Rx/R0成立,互換電源和檢流計后,該式仍成立,各電阻分得的電壓仍然成比例,流過檢流計的電流仍為零。 2. 為什么交換法能減小本實驗的測量誤差? 答:平衡時有公式Rx=R1 R0/R2成立,Rx的測量精度由R1、R2和R0決定;交換(只是改變Rx和R0的位置,R1和R2的接觸電阻等不會改變)并達(dá)到平衡后,有Rx=R2 R0’/R1,由上兩式可得Rx=(R0 R0’)1/2。顯然R1和R2的影響在交換前后抵消,只取決于精密電阻箱的誤差。 評分標(biāo)準(zhǔn)(30分) 1. 實驗文字部分(10):實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗儀器、實驗內(nèi)容、回答預(yù)習(xí)思考題。 2. 數(shù)據(jù)處理部分(15):數(shù)據(jù)表格、計算、結(jié)果表達(dá)式 3. 分析討論部分(5):誤差原因分析、課后思考題- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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