用单臂电桥测电阻带实验数据处理Word文件下载.docx
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这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。
Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关,而Rs可选用高精度的标准电阻箱,这样系统误差就可减小。
电桥的灵敏度
检流计的灵敏度总是有限的,如实验中所用的检流计,指针偏转一格所对应的电流大约为
A。
当通过它的电流比
A还要小时,指针偏转小于0.1格,就很难察觉出来。
假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡,则有Rx=Rs。
这时,若把Rs改变ΔRs,电桥就失去了平衡,检流计中有电流Ip流过。
但是如果Ip小到使检流计觉察不出来,还会认为电桥还是平衡的,因而得出Rx=Rs+ΔRs。
这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。
为表示此误差对测量结果影响的严重程度,引入电桥灵敏度的概念,定义为
S=
(7)
之中,
是在电桥平衡后Rx的微小改变量(实际上是改变Rs,可以证明,改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的)
是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。
S越大,说明电桥越灵敏,带来的误差也越小,举例来说,检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察出来,如果S=100格,则只要Rs改变0.2%,就可以觉察到了,在这种情况下由于电桥灵敏度的限制所带来的误差肯定小于0.2%。
S的定义式可变换为
S=
=
(8)
为检流计的电流灵敏度,
为电桥线路的灵敏度。
即电桥的灵敏度不仅与检流计的灵敏度有关,而且还与线路参数的取值有关。
一般在用电桥测电阻时,应保证较高的电桥灵敏度。
在检流计、电源一定的情况下,桥臂比及桥臂电阻的取值,都会影响电桥的灵敏度。
同时,要合理确定桥臂比R1/R2之值,是测量结果的有效数字位数足够多,一般应比由误差决定的位数多一位。
但在测量时,还应保证在改变Rs的最小可调档(
)两次,或改变量为仪器误差
时,应能觉察出检流计指针的偏转(不小于0.2格)。
否则位数再多也不是实际的。
【实验仪器】
DHQJ-3型教学用非平衡电桥待测电阻,ZX21型多盘十进电阻器(4个)、ZX250精密电阻箱(0~9999.9
)、AC5-2型灵敏直流检流计(-10~10
)
LuyangYB1718DCPowerSupply
【实验内容】
自搭电桥线路。
注意连线操作时应遵从电学实验操作规程,连线按回路依次连接,并使电路布局合理。
图中,“桥”路开关Sg上并联了一个高电阻Rm,其作用是保护检流计,方便平衡状态的调节。
测量时先打开Sg,由于Rm较大,所以流经检流计的电流不会很大。
调节Rs使电桥接近于平衡状态时,再合上Sg使Rm短路,此时桥路的灵敏度增高,再仔细调节Rs,使电桥平衡,即检流计P的指针指零。
滑线变阻器Rh的作用与Rm类似,测量时现将滑动头置于最左端,由于Rh较大,所以干路中电流也随之受到一定限制。
调节Rs使电桥接近于平衡状态,再将滑动头移向右端,增大干路电流以提高桥路的灵敏度,然后再仔细调节Rs,使电桥平衡。
取用交换法进行系统误差研究。
将Rs和Rx交换位置重测,求出不确定度。
用不同的桥臂比测量Rx,并分析结果的有效数字和桥臂比选取的关系。
【实验步骤】
(1)按照电路图连接好电路图,注意连接过程中应注意电学实验操作规矩,原件依次连接。
(2)调节R_1、R_2到一确定值,再调节R_s的值,使检流计的示数为0,记录下R_x的值。
(3)变换R_1、R_2的比值,重新调节R_s的值。
(4)用交换法进行测量,交换R_s与R_x的位置,按步骤2进行重新测量。
(5)记录实验数据。
【实验数据】
1
320.0
212.7
210.0
2
120.0
212.8
3
220.0
4
250.0
5
520.0
计算得:
平均值
待测电阻的最佳值:
Rx
的Sd=
=0.07
(其中t=2.78)
所以不确定度
=0.07Ω,
因为
为积商关系,先计算
比较方便
=0.003%
所以不确定度为:
0.003%=0.06
所以
=(
0.13)
绝对误差
-210.00=2.74
百分误差Eo=
100%=1.3%
【实验结果分析】
实验时电流表有时会出现不稳定的情况,实验器材之间连接不牢固
实验时忘记做电桥灵敏度的测量。
下次实验会将实验内容记清楚。
实验时要注意保护电路,加保护电阻和滑动变阻器等保护电路,因为电流计很灵敏。
【注意事项】
(1)为了保护检流计,实验时应注意先合S后合Sg,断开时先断Sg后断S.
(2)电源开关即检流计按钮应间歇使用,不能长时间接通。
(3)测量时注意读数,精确度以及快速读数
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