一、实验综述
1、实验目的及要求
(1)掌握惠斯登电桥测量中值电阻的原理和特点
(2)学会自搭惠斯登电桥测量未知电阻,并掌握计算测量结果的不确定度
(3)了解电桥林灵敏度对测量结果的影响,以及常用减小测量无差的办法
2、实验仪器、设备或软件
电阻箱三个,灵敏电流计,箱式电桥,电源,滑线变阻器,开关,待测电阻。
二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
1、自组电桥测电阻
(1)按教材搭好线路,Rx≈20Ω,将滑线变阻器触头放中间。
(2)将标准电阻箱Rs选取同Rx接近的值。
(3)粗调,接通电源,将电源电压升到5V。
(4)细调,将电源电压升到10V,调节Rs使电桥平衡,记录Rs左。
(5)将Rs和Rx变换位置,重复步骤3、4,记录下Rs右。
(6)重复步骤3、4、5,测量三次,最后测平衡时的灵敏度。
取Rx≈20Ω L1:L2=1:1
次数n
Rs左/Ω
Rs右/Ω
1
21.2
18.8
2
21.3
18.9
3
21.1
18.7
平均值
21.2
18.8
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左=21.2Ω Δ仪=0.2*5%+1*2%+20*1%=0.23Ω
Rs右=18.8Ω Δ仪=0.8*5%+8*2%+10*1%=0.30Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=21.2±0.23/=21.2±0.13Ω
Rs右=18.8±0.3/=18.8±0.20Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=19.96Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=0.087
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
Rx=19.96
Rx=19.96±0.087Ω
Urx=0.43%
Rx=
(7)取Rx≈200Ω,重复以上步骤将数据记录到表格中
Rx≈200Ω L1:L2=1:1
次数n
Rs左/Ω
Rs右/Ω
1
199.3
199.8
2
199.5
200.7
3
199.7
200.4
平均值
199.5
200.3
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左=199.5Ω Δ仪=0.5 *5%+9*2%+90*1%+100*0.5%=1.60Ω
Rs右= 200.3Ω Δ仪=0.3*5%+200*0.5%=1.02Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=199.5±1.60/=199.5±0.92Ω
Rs右=200.3±1.02/=200.3±0.59Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=199.9Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=0.65
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
Rx=199.9
Rx=199.9±0.65Ω
URx=0.33%
Rx=
(8)取Rx≈2000Ω重复以上步骤将数据记录到表格中
Rx≈2000Ω L1:L2=1:1
次数n
Rs左/Ω
Rs右/Ω
1
1980.3
2009.9
2
1980.9
2018.8
3
1980.6
2016.5
平均值
1980.6
2015.1
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左= 1980.6Ω
Δ仪=0.6*5%+80*1%+900*0.5%+1000*0.1%=6.33Ω
Rs右=2015.1Ω
Δ仪=0.1×5%+5×2%+10×1%+2000×0.1%=2.21Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=1980.6±6.63/=1980±3.83Ω
Rs右=2015.1±2.21/=2015.1±1.28Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=1997.8Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=2.73
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
Rx
Rx=1997.8±2.73Ω
Urx=0.14%Ω
Rx=
三、结论
1、实验结果
当Rx≈20Ω 时
Rx=19.96
Rx=19.96±0.087Ω
Urx=0.43%
Rx=
当Rx≈200Ω 时
Rx=199.9±
Rx=199.9±0.65Ω
URx=0.33%
Rx=
当Rx≈2000Ω 时
Rx
Rx=1997.8±2.73Ω
Urx=0.14%Ω
Rx=
2、分析讨论
(1)滑动变阻器滑片放于中间使得R1=R2,便于计算
(2)每次实验要记得将滑片按下去,否则验流计指针总会指在中间
(3)实验做完后,要断开验流计开关,否则验流计内专用电池失效很快!
(4)学会了自搭惠斯登电桥测量未知电阻