惠斯通电桥实验报告docWord格式.docx
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2.电桥的灵敏度
式
(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的,而电桥是否达到真正的平衡状态,是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。
检流计的灵敏度是有限的,当指针的偏转小于0.1格时,人眼就很难觉察出来。
在电桥平衡时,设某一桥臂的电阻是R,若我们把R改变一个微小量ΔR,电桥就会失去平衡,从而就会有电流流过检流计,如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转,我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。
为了定量表示检流计的误差,我们引入电桥灵敏度的概念,它定义为
(2)
式中,ΔR为电桥平衡后电阻R的微小改变量,Δn为电阻R变化后检流计偏离平衡位置的格数,所以S表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR/R的反应能力。
3.滑线式惠斯通电桥
滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。
A、B、C是装有接线柱的厚铜片(其电阻可以忽略),A、B之间为一根长度为L、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。
电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动,按下滑键任意触头,此时电阻丝被分成两段,设AD段的长度为L1、电阻为R1,DB的长度为L2、电阻为R2,因此当电桥处于平衡状态时,有
(3)
式中,L1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出,R0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。
另外电源E串联了一个滑线变阻器RE,对电路起保护、调节作用。
为了消除电阻丝不均匀带来的误差,可用交换R0与Rx的位置重新测量的方法来解决。
也就是在测定Rx之后,保持R1、R2不变(即D点的位置不变),将R0与Rx的位置对调,重新调节R0为,使电桥达到平衡,则有
(4)
所以
(5)
由式(5)可知,Rx与R1、R2(或L1、L2)无关,它仅取决于R0的准确度。
可以证明当K=R1/R2=1时,电桥的灵敏度最高,由于灵敏度限制而引起的误差最小,显然我们应在此最佳条件下测量。
为此测量时可先将D点放在电阻丝的中间,调节R0的值,使电桥尽量接近平衡,然后再微调D点的位置即可使电桥达到平衡。
4.箱式惠斯通电桥
在面板的左上方是比率臂旋钮(量程变换器),比率臂R1、R2由8个定位电阻串联而成,旋转调节旋钮,可以使倍率K从0.001改变到1000共7个挡,在不同的倍率挡电阻的测量范围和准确度不同,如表1所示。
面板右边是作为比较臂的标准电阻R0,它由4个十进位电阻器转盘组成,最大阻值为9999Ω;
检流计安装在比率臂下方,其上有调零旋钮;
将待测电阻接在Rx两接线柱之间;
“B”是电源的按钮开关,“G”是检流计的按钮开关;
使用箱内电源和检流计时应将“外接”短路;
当电桥平衡时,待测电阻由式
(1)可得。
表1不同倍率挡的测量范围与相对不确定度
倍率K
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
范围/Ω
<
9.999
99.99
999.9
9999
99.99×
103
999.9×
9.999×
106
相对不确定度
2%
0.5%
0.2%
5.检流计
检流计是一种可监测微小电流的仪器,在物理实验中常用作指零仪表。
本实验所用AC5/4型直流指针式检流计,使用时需水平放置。
其上装有零位调节器,当指针不指零时可以调回零位。
检流计上标有“+”、“–”两个接线柱,另外还有“电计”及“短路”按钮。
在使用过程中如需将检流计与外电路短时间接通,只要将“电计”按钮按下即可》若在使用过程中检流计指针不停地摆动,将“短路”按钮按下,指针便立刻停止摆动。
四、实验步骤
1.用滑线式惠斯通电桥测电阻
(1)了解滑线式惠斯通电桥的构造及用法。
(2)按图2接好线路,选取电阻箱的阻值R0,使其接近待测电阻Rx的估计值。
(3)选取合适的D点,调整R0的阻值,使电桥处于平衡位置,记录R0和L1的值。
(4)保持D的位置不变,将待测电阻Rx和电阻箱R0的位置互换,重复上述步骤,记录的值,计算待测电阻Rx的阻值。
(5)测量电桥的灵敏度,在电桥平衡后将R0改变ΔR,记录检流计指针偏离平衡位置的格数Δn,计算电桥的灵敏度S。
(6)换一个待测电阻,重复上述步骤。
(7)计算待测电阻的绝对不确定度并表示出测量结果。
2.用箱式惠斯通电桥测电阻
(1)根据待测电阻Rx的估计值,确定倍率K,使R0阻值与倍率K的乘积接近Rx的估计值。
(2)按下“B”、“G”按键,观察检流计指针偏转程度,并逐个调节比较臂的千、百、十、个位读数旋钮,直到检流计准确指零为止。
(3)记录R0(比较臂四个转盘电阻之和)与倍率K的值,求出待测电阻Rx值,并由表1给出测量不确定度。
(4)换一个待测电阻,仿照上述步骤再次测量。
五、原始数据记录
1、滑线式电桥:
L1
R0
ΔR
Δn
电阻1
50.0cm
4284.9Ω
4370.2Ω
0.3Ω
2.0格
电阻2
43.8Ω
43.3Ω
0.2Ω
3.8格
2、箱式电桥:
2999Ω
3495Ω
六、实验数据处理:
1.滑线式惠斯通电桥
(1)电阻1:
电阻箱的相对不确定度
待测电阻的相对不确定度
待测电阻的不确定度
待测电阻的阻值为
(2)电阻2:
待测电阻的阻值
2.箱式电桥
待测电阻的阻值
由表1可知,当K=0.1时,电桥的相对不确定度为0.2%
待测电阻的不确定度为
由表1可知,当K=0.01时,电桥的相对不确定度为0.5%
七、实验误差分析
1、检流计的灵敏度越高,实验结果的误差越小,因此实验中要尽量选择灵敏度高、内阻低的检流计。
2、实验中,金属丝上的滑片应该尽量靠近中间,这样会使测量误差减小。
3、电阻箱的实验仪器发热以后也可能给实验带来了一定的误差。
八、
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二、考场记忆“短路”怎么办呢?
对于考生来说,掌握有效的应试技巧比再做题突击更为有效。
1.草稿纸也要逐题顺序写草稿要整洁,草稿纸使用要便于检查。
不要在一大张纸上乱写乱画,东写一些,西写一些。
打草稿也要像解题一样,一题一题顺着序号往下写。
最好在草稿纸题号前注上符号,以确定检查侧重点。
为了便于做完试卷后的复查,草稿纸一般可以折成4-8块的小方格,标注题号以便核查,保留清晰的分析和计算过程。
2.答题要按先易后难顺序不要考虑考试难度与结果,可以先用5分钟熟悉试卷,合理安排考试进度,先易后难,先熟后生,排除干扰。
考试中很可能遇到一些没有见过或复习过的难题,不要蒙了。
一般中考试卷的题型难度分布基本上是从易到难排列的,或者交替排列。
3.遇到容易试题不能浮躁遇到容易题,审题要细致。
圈点关键字词,边审题边画草图,明确解题思路。
有些考生一旦遇到容易的题目,便觉得心应手、兴奋异常,往往情绪激动,甚至得意忘形。
要避免急于求成、粗枝大叶,防止受熟题答案与解题过程的定式思维影响,避免漏题,错题,丢掉不该丢的分。
4.答题不要犹豫不决选择题做出选择时要慎重,要关注题干中的否定用词,对比筛选四个选项的差异和联系,特别注意保留计算型选择题的解答过程。
当试题出现几种疑惑不决的答案时,考生一定要有主见,有自信心,即使不能确定答案,也不能长时间犹豫,浪费时间,最终也应把认为正确程度最高的答案写到试卷上,不要在答案处留白或开天窗。
5.试卷检查要细心有序应答要准确。
一般答题时,语言表达要尽量简明扼要,填涂答题纸绝不能错位。
答完试题,如果时间允许,一般都要进行试卷答题的复查。
复查要谨慎,可以利用逆向思维,反向推理论证,联系生活实际,评估结果的合理性,选择特殊取值,多次归纳总结。
另外,对不同题型可采用不同的检查方法。
选择题可采用例证法,举出一两例来能分别证明其他选项不对便可安心。
对填空题,则一要检查审题;
二要检查思路是否完整;
三要检查数据代入是否正确;
四要检查计算过程;
五要看答案是否合题意;
六要检查步骤是否齐全,符号是否规范。
还要复查一些客观题的答案有无遗漏,答案错位填涂,并复核你心存疑虑的项目。
若没有充分的理由,一般不要改变你依据第一感觉做出的选择。
6、万一记忆短路可慢呼吸考试中,有些考生因为怯场,导致无法集中精神,甚至大脑忽然一片空白,发生记忆堵塞。
此时不要紧张,不妨尝试如下方式:
首先是稳定心态,保持镇静,并注意调节自己的呼吸率。
先慢吸气,当对自己说放松时缓慢呼气,再考虑你正在努力回忆的问题,如果你仍不能回想起来,就暂时搁下这道题,开始选做其他会的试题,过段时间再回过头来做这道题。
第二,积极联想。
你不妨回忆老师在讲课时的情景或自己的复习笔记,并努力回忆与发生记忆堵塞问题有关的论据和概念,把回忆起的内容迅速记下来,然后,看能否从中挑出一些有用的材料或线索。
第三,进行一分钟自我暗示。
即根据自己的实际,选择能激励自己,使自己能心情平静和增强信心的话,在心中默念3至5遍。
比如:
我已平静下来,我能够考好、我有信心,一定能考出理想的成绩等等。
第四,分析内容,查找相关要点。
借助试卷上其它试题,也许会给考生提供某些线索。
因此不要轻易放弃,查看试题中的相关要点,看看是否能给考生提供线索或启发。
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