測(cè)量?jī)?nèi)阻化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告8
時(shí)間：2023年5月30日
鎮(zhèn)安區(qū)中學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
第2部分：惠斯通電橋測(cè)量?jī)?nèi)阻，大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板
一、目的
A。 掌握惠斯登電橋檢測(cè)電阻和電橋靈敏度測(cè)量的原理和特點(diǎn)。
b. 學(xué)會(huì)使用箱式電橋和滑線電橋正確檢測(cè)內(nèi)阻
C。 學(xué)習(xí)消除系統(tǒng)偏差的方法——交換檢測(cè)
二、實(shí)驗(yàn)室儀器
不平衡電橋、QJ-23箱式惠斯通電橋、針式檢流計(jì)、內(nèi)阻箱、待測(cè)熱敏電阻、測(cè)溫裝置、加熱杯、導(dǎo)線等。
三、實(shí)驗(yàn)原理
1.惠斯登電橋的電路原理
測(cè)量?jī)?nèi)阻的方法有很多種，最常用的是伏安法和電橋法。
使用伏安法測(cè)量?jī)?nèi)阻時(shí)，不僅是電流表、電流表精度低造成的
除了水表的偏差外，由于水表電阻和電路本身的影響也是不可避免的。
該區(qū)域帶來(lái)偏差。 1843年，惠斯通設(shè)計(jì)了一種橋式電路，沒(méi)有使用
電流表、電流表大大提高了內(nèi)阻的檢測(cè)精度。
惠斯通電橋的電路原理圖如圖17-1所示。 四個(gè)內(nèi)阻R1、R2、
R3和R4相連形成四邊形abcd，每條邊稱(chēng)為橋的“橋”
Arm”，將工作電源E接在對(duì)角線a、c之間，然后接在對(duì)角線bd上
連接檢流計(jì)G。橋的“橋”指的是對(duì)角線bd； 它
電橋的作用是直接比較電橋兩端的電位。接通電源后，BD兩
圖17-1 惠斯登電橋原理
各點(diǎn)的電位通常不相同，因此有電壓通過(guò)檢流計(jì)，針必須處于
偏轉(zhuǎn)。 如果檢測(cè)時(shí)正確調(diào)整橋臂內(nèi)阻，則橋臂上不會(huì)有電壓通過(guò)（Ig=0），
檢流計(jì)指向零，稱(chēng)為電橋平衡。
當(dāng)電橋平衡時(shí)，
Ub?Ud，I1?Ix，I2?Is
那么 Uad?I1R1?Uab?I2R2
Ucd?I1Rx?Ucb?I2RS
將兩式相除，四個(gè)橋臂內(nèi)阻的關(guān)系為
R1R2?RxRs
因此，待測(cè)內(nèi)阻Rx可表示為
Rx?R1Rs?MRs(17-1)R2
(17-1)式稱(chēng)為電橋的平衡條件。 式中，R1、R2稱(chēng)為比率臂內(nèi)阻，比率M稱(chēng)為放大倍數(shù)，RS稱(chēng)為比較臂內(nèi)阻。 如果M（或R1、R2）和RS已知，則可以通過(guò)（17-1）公式得到待測(cè)內(nèi)阻Rx。
調(diào)整電橋平衡的方法有兩種：對(duì)于滑線電橋，保持Rs不變，調(diào)整R1/R2的比值，使電橋平衡； 對(duì)于箱式電橋，保持R1/R2不變，調(diào)整Rs平衡電橋。
采用電橋法測(cè)量?jī)?nèi)阻的突出優(yōu)點(diǎn)是：
(1)采用電橋法測(cè)量?jī)?nèi)阻，只要檢流計(jì)足夠靈敏，橋臂選用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻即可； 通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻比較，即可確定待測(cè)內(nèi)阻是標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻的多少倍。 由于制造高精度內(nèi)阻并不困難，因此電橋法測(cè)量?jī)?nèi)阻可以達(dá)到高精度。
(2)電橋電路中不使用電流表或安培表，僅使用檢流計(jì)作為調(diào)零裝置，不需要讀數(shù)物理電阻的測(cè)量筆記，只要檢流計(jì)足夠靈敏即可。 對(duì)準(zhǔn)確性水平不挑剔。
2.電橋靈敏度
電橋的平衡取決于檢流計(jì)是否指向零。 因此，檢測(cè)的準(zhǔn)確性與電橋的靈敏度有關(guān)。 電橋平衡后，調(diào)節(jié)比較臂內(nèi)阻，使RS變化ΔRS。 此時(shí)，如果檢流計(jì)的指針偏離平衡位置Δd格。 那么電橋靈敏度定義為：
可見(jiàn)，S在數(shù)值上等于RS改變單位電阻時(shí)檢流計(jì)針的偏轉(zhuǎn)格數(shù)。 振鏡針的偏轉(zhuǎn)越大，電橋越靈敏（S越大），對(duì)電橋平衡的判斷越準(zhǔn)確，檢測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確。
S的定義可以重寫(xiě)為：
式中，Si為檢流計(jì)的電壓靈敏度； Sl是電橋電路的靈敏度。 可見(jiàn)電橋的靈敏度不僅與檢流計(jì)有關(guān)，還與電路參數(shù)有關(guān)。 適當(dāng)加大電橋的工作電流，合理配置橋臂電阻，可以提高電橋的靈敏度。
本實(shí)驗(yàn)使用的QJ23惠斯通電橋的內(nèi)部電路如圖17-2(a)所示，面板布局如圖17-2(b)所示。 電橋的結(jié)構(gòu)基本相同，只是串聯(lián)了4個(gè)十進(jìn)制內(nèi)部電阻組成RS； R1和R2也由8個(gè)特定電阻的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻組成，通過(guò)調(diào)整a點(diǎn)的位置將放大倍數(shù)M分為7級(jí)（×0.001、×0.01、×0.1、×1、×10、×100、 ×1000）。 測(cè)試時(shí)，應(yīng)根據(jù)被測(cè)內(nèi)阻的阻值選擇放大倍數(shù)，以保證RS有4位讀數(shù)。 電橋的檢測(cè)范圍為1~9.999×106Ω，基本測(cè)量極限為10~9999Ω。 在基本限制內(nèi)，帶內(nèi)部電源和檢流計(jì)的電橋精度等級(jí)為 0.2。 測(cè)試時(shí)儀器的允許偏差為：
其中Rmax是電橋讀數(shù)的滿(mǎn)量程值。電橋還可以外接電源和檢流計(jì)以提高其靈敏度
四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
(1) 按圖安裝儀器。 首先用萬(wàn)用表粗略測(cè)量鋁線圈的內(nèi)阻，然后用兩根短線將其連接到電橋的Rx端子上。
(2)按照電橋底板上說(shuō)明的“使用方法”調(diào)整儀器。 根據(jù)粗略測(cè)量的鋁卷內(nèi)阻值，選擇合適的放大倍數(shù)，測(cè)量鋁卷在溫度下的內(nèi)阻。
(3)打開(kāi)水浴鍋電源，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“溫度調(diào)節(jié)”旋鈕，使指示燈亮起。 此時(shí)水浴鍋的電爐絲通電加熱。 當(dāng)水溫下降3-4℃時(shí)物理電阻的測(cè)量筆記，向反第二方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)“溫度調(diào)節(jié)”旋鈕，使手掌指示燈剛好熄滅。 不斷地輕輕攪拌攪拌器，待水溫基本穩(wěn)定后立即測(cè)量并記錄相應(yīng)的R和t值。 然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)溫度調(diào)節(jié)旋鈕。 使電爐絲通電加熱？ 每下降5℃應(yīng)測(cè)試一次，至少測(cè)量7組相應(yīng)的R和t值。
(4)試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)斷開(kāi)橋板上的接線片“B”，檢流計(jì)兩端應(yīng)與接線片“G”漏電。
5、數(shù)據(jù)記錄：
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原始數(shù)據(jù)
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