電橋法測內(nèi)阻實驗報告實驗?zāi)康?、掌握惠斯通電橋檢測阻值的原理及操作方式，理解雙臂電橋測內(nèi)阻的“三端”法接線的意義；2、掌握開爾文電橋檢測內(nèi)阻的原理及操作技巧；3、熟悉綜合性電橋儀的使用方式及電橋百分比和百分比內(nèi)阻的選擇原則。實驗原理內(nèi)阻是電路的基本器件之一，內(nèi)阻的檢測是基本的熱學(xué)檢測。用伏安法檢測內(nèi)阻，盡管原理簡單，但有系統(tǒng)偏差。在須要精確檢測電阻時，必須用惠斯通電橋，惠斯通電橋適合于檢測中值內(nèi)阻(1～106Ω)。惠斯通電橋的原理如圖1所示。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻R0、R1、R2和待測內(nèi)阻RX連成四邊形，每一條邊稱為電橋的一個臂。在對角A和C之間接電源E，在對角B和D之間接檢流計G。因而電橋由4個臂、電源和檢流計三部份組成。當(dāng)開關(guān)KE和KG接通后，各條大道中均有電壓通過，檢流計大道起了溝通ABC和ADC兩條大道的作用，好像一座“橋”一樣，故稱為“電橋”。適當(dāng)調(diào)節(jié)R0、R1和R2的大小，可以使橋上沒有電壓通過，即通過檢流計的電壓IG=0，這時，B、D兩點的電勢相等。電橋的這些狀態(tài)稱為平衡狀。圖6-l惠斯通電橋原理圖態(tài)。這時A、B之間的電勢差等于A、D之間的電勢差，B、C之間的電勢差等于D、C之間的電勢差。設(shè)ABC大道和ADC大道中的電壓分別為I1和I2，由歐姆定理得圖1I1RX==I2R2兩式相除，得RXR?1R0R2(1)(1)式稱為電橋的平衡條件。
由(1)式得RX?R1R0(2)R2即待測內(nèi)阻RX等于R1/R2與R0的乘積。一般將R1/R2稱為百分比臂，將R0稱為比較臂。2.雙電橋測低內(nèi)阻的原理單電橋測幾歐姆的低內(nèi)阻時，因為引線內(nèi)阻和接觸內(nèi)阻(約10-2～10-4Ω),早已不可忽視，造成檢測值偏差較大。改進辦法是將其中的低阻值橋臂改為四端接法，并增接一對高內(nèi)阻。改用四線接法后的等效電路為圖3。r1，r2串聯(lián)在電源回路中，其影響可忽視。r3，r4接高內(nèi)阻，其影響也可忽視。實際的電路如圖2。由電路多項式解得RrR1'RR'Rx?2R?(2?2)R1R1'?R2'?rR1R1''2'1使r盡量小，并將兩對百分比臂弄成聯(lián)動機構(gòu)，盡量RR2?使?R?CR。則XR1＇1圖2數(shù)據(jù)表格：實驗步驟：1、按照實驗電路圖接好電路，選定百分比為；2、連接待測內(nèi)阻；3、然后調(diào)節(jié)阻值，使檢流計指零，記錄實驗數(shù)據(jù)；4、然后改變接入內(nèi)阻，依次為單個，并聯(lián)，串聯(lián)，記錄數(shù)據(jù)；5、整理好實驗儀器；6、數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)處理：1、測量四種方式的接入內(nèi)阻的儀器偏差：儀器偏差的估算公式為：單內(nèi)阻1：Δ儀=1*(%*+%*)=；單內(nèi)阻2：Δ儀=1*(%*+%*)=；串聯(lián)內(nèi)阻：Δ儀=1*(%*+%*)=；并聯(lián)內(nèi)阻：Δ儀=1*(%*+%*)=；2、計算出相對不確定度：合成不確定度的估算公式為：相對不確定度估算公式為：則各內(nèi)阻相對不確定度為：單內(nèi)阻1：單內(nèi)阻2：串聯(lián)內(nèi)阻：并聯(lián)內(nèi)阻：檢測結(jié)果為：；R實=R±U所以得到下表：偏差剖析：1、電橋靈敏度與檢流計靈敏度成反比，檢流計靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。
2、電橋的靈敏度與電源電流E成反比，為了提升電橋靈敏度可適當(dāng)提升電源電流。3、電橋靈敏度隨著四個橋臂上的內(nèi)阻值的減小而降低。隨著的減小而降低。臂上的內(nèi)阻值選得過大，將大大增加其靈敏度，臂上的阻值值相差太大，也會增加其靈敏度。4、還有一些也會導(dǎo)致實驗偏差，比如：電源電流不太穩(wěn)定；導(dǎo)線內(nèi)阻不能完全忽視；檢流計沒有調(diào)好零點；檢流計靈敏度不夠高。一實驗預(yù)習(xí)中學(xué)生步入實驗室前應(yīng)預(yù)習(xí)實驗，并書寫實驗預(yù)習(xí)報告。預(yù)習(xí)報告應(yīng)包括：①實驗?zāi)康模趯嶒炘恚蹖嶒瀮x器，④實驗步驟⑤實驗數(shù)據(jù)記錄表等五部份。以各項敘述是否清楚、完整，版面驗前還應(yīng)預(yù)習(xí)實驗）。二實驗操作過程中學(xué)生在班主任的指導(dǎo)下進行實驗。操作過程分三步，第一步實驗打算，包括①連接線路；②檢流內(nèi)勤零；③預(yù)置C、R三部份；第二步檢測并記錄數(shù)據(jù)，要注意操作的規(guī)范性；第三步實驗儀器整理，并填寫相關(guān)登記表格。以各項是否還能根據(jù)實驗要求獨立、正確完成，數(shù)據(jù)記錄是否確切、正確分三檔給分。三實驗紀(jì)律12數(shù)據(jù)記錄及處理中學(xué)生在數(shù)據(jù)處理過程中，是否根據(jù)要求正確書寫中間估算結(jié)果、最終實驗結(jié)果和不確定度的有二、思考題中學(xué)生步入實驗室，用15分鐘的時間看書，15分鐘過后將書收上去，開始進行實驗測試。
測試期間嚴(yán)禁看書。測試內(nèi)容：借助單電橋檢測實驗室提供的未知中值內(nèi)阻電阻，并剖析檢測不確定度。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：一實驗操作部份第一步：實驗打算。1．連接線路。正確聯(lián)接電源、待測內(nèi)阻。分四檔給分。2．檢流內(nèi)勤零，并正確設(shè)置各個檔位、開關(guān)。分四檔給分。第二步：實驗檢測和數(shù)據(jù)采集。1．正確運用點觸式鍵盤。分四檔給分。2．合理借助萬用表測出待測內(nèi)阻大致電阻，并按照大致電阻合理設(shè)置C檔位和內(nèi)阻盤R值，保證R的千位檔不為零。分四檔給分。3．確定C檔位后，調(diào)整R，使檢流計不偏轉(zhuǎn)。分四檔給分。5．記錄實驗數(shù)據(jù)。要求數(shù)據(jù)清晰，單位明晰、統(tǒng)一，有效位數(shù)保留合理。分四檔給分。6．實驗結(jié)束后整理實驗臺。關(guān)掉所有電源，開關(guān)，并使儀器、設(shè)備還原。分四檔給分。二、實驗報告及數(shù)據(jù)剖析部份1、實驗?zāi)康摹⒑唵卧斫榻B是否清晰、整齊。分四檔給分。2、是否有確切的實驗步驟、數(shù)據(jù)表格，且清晰、整齊。分四檔給分。3、實驗數(shù)據(jù)處理是否正確，是否根據(jù)要求正確書寫中間估算結(jié)果、最終實驗結(jié)果和不確定度的有效數(shù)字位數(shù)。分四檔給分。《直流電橋法測內(nèi)阻》實驗報告評分標(biāo)準(zhǔn)一實驗預(yù)習(xí)中學(xué)生步入實驗室前應(yīng)預(yù)習(xí)實驗，并書寫實驗預(yù)習(xí)報告。預(yù)習(xí)報告應(yīng)包括：①實驗?zāi)康模趯嶒炘恚蹖嶒瀮x器，④實驗步驟⑤實驗數(shù)據(jù)記錄表等五部份。
以各項敘述是否清楚、完整，版面預(yù)習(xí)報告不合格者，不容許進行實驗。該實驗應(yīng)重新預(yù)約，待實驗室安排時間后進行實驗。二實驗操作過程中學(xué)生在班主任的指導(dǎo)下進行實驗。操作過程分三步，第一步實驗打算，包括①連接線路；②檢流內(nèi)勤零；③預(yù)置C、R三部份；第二步檢測并記錄數(shù)據(jù)，要注意操作的規(guī)范性；第三步實驗儀器整理，并填寫相關(guān)登記表格。以各項是否還能根據(jù)實驗要求獨立、正確完成，數(shù)據(jù)記錄是否確切、正確分三檔給分。三實驗紀(jì)律12數(shù)據(jù)記錄及處理中學(xué)生在數(shù)據(jù)處理過程中，是否根據(jù)要求正確書寫中間估算結(jié)果、最終實驗結(jié)果和不確定度的有效數(shù)字位數(shù)，分三檔給分。二、思考題中學(xué)生在實驗結(jié)束后，按照指導(dǎo)班主任的布置完成思索題，抄錄題目并回答。根據(jù)問題回答是否準(zhǔn)三、格式及版面整潔《直流電橋法測內(nèi)阻》技能測試評分標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)生步入實驗室，用15分鐘的時間看書，15分鐘過后將書收上去，開始進行實驗測試。測試期間嚴(yán)禁看書。測試內(nèi)容：借助雙電橋檢測實驗室提供的未知低值內(nèi)阻電阻，并剖析檢測不確定度。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：一實驗操作部份第一步：實驗打算。1．連接線路。正確聯(lián)接電源、待測內(nèi)阻。分四檔給分。2．檢流內(nèi)勤零，并正確設(shè)置各個檔位、開關(guān)。分四檔給分。第二步：實驗檢測和數(shù)據(jù)采集。
1．正確運用點觸式鍵盤。分四檔給分。2．合理借助C、R檔的改變來試探待測內(nèi)阻的大概電阻，并找到合適的C檔位，保證R的粗調(diào)檔不為零。分四檔給分。3．確定C檔位后，調(diào)整R細調(diào)盤，使檢流計不偏轉(zhuǎn)。調(diào)整中注意不能使用細調(diào)盤的空擋處。分四檔給分。4．調(diào)整中合理運用檢流計靈敏度旋鈕。在開始時用低靈敏度，最終讀數(shù)時用高靈敏度。分四5．記錄實驗數(shù)據(jù)。要求數(shù)據(jù)清晰，單位明晰、統(tǒng)一，有效位數(shù)保留合理。分四檔給分。6．實驗結(jié)束后整理實驗臺。關(guān)掉所有電源，開關(guān)，并使儀器、設(shè)備還原。分四檔給分。1、實驗?zāi)康摹⒑唵卧斫榻B是否清晰、整齊。分四檔給分。2、是否有確切的實驗步驟、數(shù)據(jù)表格，且清晰、整齊。分四檔給分。3、實驗數(shù)據(jù)處理是否正確，是否根據(jù)要求正確書寫中間估算結(jié)果、最終實驗結(jié)果和不確定度的有效數(shù)字位數(shù)。分四檔給分。班級___信工C班___組別姓名____李鈴學(xué)號__日期_____指導(dǎo)班主任___劉麗峰___【實驗題目】用惠斯通電橋測內(nèi)阻___【實驗?zāi)康摹?、掌握惠斯通()電橋測內(nèi)阻的原理；2、學(xué)會正確使用惠斯通電橋檢測內(nèi)阻的方式；3、了解提升電橋靈敏度的幾種方式；4、學(xué)會檢測單電橋的靈敏度。
【實驗儀器】QJ-23型箱式電橋，滑線內(nèi)阻，轉(zhuǎn)柄內(nèi)阻箱(0～Ω)，檢流計，直流電源，待測內(nèi)阻，開關(guān)，導(dǎo)線若干。【實驗原理】1．惠斯通電橋檢測內(nèi)阻的原理圖是惠斯通電橋的原理圖。圖中R1、R2和R0是已知電阻的阻值，它們和被測內(nèi)阻Rx連成一個四邊形，每一條邊叫做電橋的一個臂。四邊形的對角A和B之間接電源E；對角C和D之間接有檢流計G，它像橋一樣。電源接通，電橋線路中各大道均有電壓通過。當(dāng)C、D兩點之間的電位不相等時，橋路中的電壓IG≠0，檢流計的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)C、D兩點之間的電位相等時，“橋”路中的電壓IG=0，檢流計表針指零，這時我們稱電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)電橋平衡時，，兩式相除可得到Rx的檢測公式(5-1)內(nèi)阻R1R2為電橋的百分比臂，R0為比較臂，Rx為待測臂。只要檢流計足夠靈敏，方程(1)才能相爭當(dāng)?shù)貏?chuàng)立，被測內(nèi)阻值Rx可以僅從三個已知內(nèi)阻的值來求得，而與電源電流無關(guān)。因為R1、R2和R0可以使用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻，而標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻可以制做得非常精密，這一過程相當(dāng)于把Rx和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻相比較，因此檢測的確切度可以達到很高。2．電橋的靈敏度電橋平衡后，將R0改變△R0，檢流計表針偏轉(zhuǎn)△n格。假如一個很小的△R0能造成較大的△n偏轉(zhuǎn)，電橋的靈敏度就高，電橋的平衡就才能判定得更精細。
水表的靈敏度是以單位電壓變化量所導(dǎo)致水表表針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)來定義的，即同樣在完全處于平衡的電橋里，若檢測臂內(nèi)阻Rx改變一個微小量△Rx，將導(dǎo)致檢流計表針?biāo)D(zhuǎn)的格數(shù)△n，定義為電橋靈敏度，即而且電橋靈敏度不能直接拿來判定電橋在檢測內(nèi)阻時所形成的偏差，故用其相對靈敏度來評判電橋檢測的精確程度，即有定義為電橋的相對靈敏度。它反映了電橋?qū)?nèi)阻相對變化量的區(qū)分能力，實驗中可以據(jù)此測出所用電橋的靈敏度。可以證明改變?nèi)魏我粋€橋臂，電橋的相對靈敏度都是相同的。(5-5)當(dāng)電橋處于平衡點附近，且為微小量時，可以得到(5-6)由(5-6)式剖析可知：(1)電橋靈敏度S與檢流計的靈敏度成反比，檢流計靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。(2)電橋的靈敏度與電源電流E成反比，為了提升電橋靈敏度可適當(dāng)提升電源電流E。(3)電橋靈敏度隨著四個橋臂上的內(nèi)阻值的減小而降低，隨著()的降低而降低，臂上的內(nèi)阻電阻選得過大，將大大增加其靈敏度，臂上的內(nèi)阻電阻相差太大，也會增加其靈敏度。以上推論為改善電橋相對靈敏度強調(diào)了方向，須要強調(diào)，在運用提升電源電流和減少橋路各臂電阻便于增強電橋相對靈敏度，千萬不要使各臂內(nèi)阻的負載超過其額定功率，不然將會毀壞各臂內(nèi)阻。
同時通常成品電橋為了提升其檢測靈敏度，一般都安裝有外接檢流計與外接電源接線柱。并且外接電源電流的選取不能簡單為提升其檢測靈敏度而無限制地提升，還必須考慮橋臂內(nèi)阻的額定功率，不然還會出現(xiàn)燒毀橋臂內(nèi)阻的危險。【實驗內(nèi)容】一、用自組惠斯通電橋測內(nèi)阻檢測的電路圖如圖所示，圖中R1、R2和R0均為旋臂內(nèi)阻箱，Rx為待測內(nèi)阻，滑線變阻器的作用是來調(diào)節(jié)加在電橋兩端的電流大小。具體的實驗步驟如下：1.首先用萬用表粗測出待測內(nèi)阻的大小，之后選擇合適的比列2.調(diào)節(jié)電源的輸出旋鈕，使其輸出相對較低的電流，調(diào)節(jié)R0使檢流計表針不偏轉(zhuǎn)，再調(diào)高電源的輸出電流，繼續(xù)調(diào)節(jié)R0使檢流計表針不偏轉(zhuǎn)，記下此時R0的數(shù)值，借助公式估算出待測內(nèi)阻值。3.對于同一個被測內(nèi)阻，使用三個不同的比列臂，重復(fù)步驟(2)進行檢測，取三次檢測的平均值即為最終的值。填寫以下表格：本實驗使用AC5／2型級直流表針式檢流計，它的靈敏度較高，使用時必須注意：將表針鎖鈕轉(zhuǎn)向小白點處，此時表針可以轉(zhuǎn)動，進行零點校驗。測試時將“電計”開關(guān)按下，檢流計與線路接通，否則表針不偏轉(zhuǎn)。斷電后，若表針來回擺動，則可按一下“短路”開關(guān)，使之早日靜止，便于再度測試。在初調(diào)電橋平衡時，假若發(fā)覺按下“電計”開關(guān)時，表針以較快的速率偏向左邊，此時應(yīng)立即抬起“電計"開關(guān)，避免非瞬時過載導(dǎo)致的毀壞。
注意不要將“電計”按鈕鎖住。檢驗電橋是否達到平衡電橋電路求等效電阻，是以按下“電計”按鈕，表針不發(fā)生任何可察覺的擺動為準(zhǔn)，不要以表針是否指零為根據(jù)。檢測完畢應(yīng)將表針鎖鈕撥向紅點，使檢流計表針出于止動狀態(tài)。二、用箱式惠斯通電橋測內(nèi)阻箱式橋是把電橋的各個器件，包括標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻箱、檢流計、保護內(nèi)阻、電源、開關(guān)等電橋電路求等效電阻，裝在一個袋子里，以便攜帶、使用便捷．箱式電橋機型各異，本實驗使用的QJ一23型直流雙臂電橋，又叫惠斯通電橋，適用于檢測10Ω以上的中值內(nèi)阻。具體的實驗步驟如下：1.首先進行零點調(diào)節(jié)，當(dāng)無電壓通過檢流計時，其表針應(yīng)指向零點。2.將待測內(nèi)阻Rx接在接線柱Rx1、Rx2之間，依照待測內(nèi)阻電阻的大小，適當(dāng)選擇百分比臂K值(可參看倍率選擇表)。K值的大小要使比較臂(內(nèi)阻箱)上的四個刻度轉(zhuǎn)盤，都要參與調(diào)節(jié)，即保證內(nèi)阻的檢測結(jié)果達到四位有效數(shù)。通常應(yīng)放在一個恐怕值，按下電源按鍵B，同時按下按鍵G將檢流計接通，觀察檢流計表針偏轉(zhuǎn)情況，若表針是偏向“+”的一邊，說明待測內(nèi)阻Rx小于恐怕值，這時應(yīng)該減小比較臂上內(nèi)阻的示值；反之若檢流計表針是偏向“一”一邊，說明待測內(nèi)阻Rx比恐怕值小，應(yīng)減少比較臂上內(nèi)阻示值．挨個調(diào)節(jié)比較臂內(nèi)阻箱上的四個旋鈕(四個旋鈕的調(diào)節(jié)次序應(yīng)由大到小)，直至檢流計接近零。比較臂上四個盤讀數(shù)之和乘上倍率K值即為待測內(nèi)阻的電阻，即，并填寫以下表格：注意：電源按鍵開關(guān)，實驗中不要將此開關(guān)G按下鎖住，以防止電壓熱效應(yīng)導(dǎo)致的電阻改變，并避免電瓶很快用盡。電壓計按鍵開關(guān)通常只能躍按，以防止非瞬時過載而導(dǎo)致的毀壞。【原始數(shù)據(jù)】【數(shù)據(jù)處理】
