惠斯通电桥灵敏度的探究(1) 学院:理学院 专业:应用物理学 班级:物理0701 学生姓名:蔡长江 指导教师:王向宇 评阅人:王向宇 设计(论文)所在单位:西安石油大学理学院 完成时间:2009年6月
惠斯通电桥灵敏度的探究（1） 学院：理学院 专业：应用物理学 班级：物理 0701 学生姓名：蔡长江 指导教师：王向宇 评阅人：王向宇 设计（论文）所在单位：西安石油大学理学院 完成时间： 2009 年 6 月
题目惠斯通电桥灵敏度的探究 摘要惠斯通电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器,可测电阻范围为几 十到几十万欧姆。惠斯通电桥是英国科学家惠斯通首次使用来测量电阻的, 就被称为惠斯通电桥。而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断 的,由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异,会给测量结果带来 误差,影响测量的准确性。这个影响的大小取决于电桥的灵敏度。惠斯通 电桥在科学测量技术中应用广泛,随着科学技术的发展,对测量度的要求 越来越高,而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果精确度问题,影响 惠斯通电桥灵敏度的因素有哪些,它们是如何影响灵敏度的近年来,许多 作者对这些问题进行了一些定性的探讨,没有定量化研究和从理论上进行 解释。本文从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨,并从理论上 进行了分析和解释,目的为了更好地提高电桥的测量精度。 关键词:惠斯通电桥:灵敏度:比例臂:电阻
题目 惠斯通电桥灵敏度的探究 摘要 惠斯通电桥是一种用比较法测电阻的精密仪器，可测电阻范围为几 十到几十万欧姆。惠斯通电桥是英国科学家惠斯通首次使用来测量电阻的， 就被称为惠斯通电桥。而电桥的平衡是依据检流计的指针是否为零来判断 的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来 误差，影响测量的准确性。这个影响的大小取决于电桥的灵敏度。惠斯通 电桥在科学测量技术中应用广泛，随着科学技术的发展，对测量度的要求 越来越高，而惠斯通电桥灵敏度的高低关系到测量结果精确度问题，影响 惠斯通电桥灵敏度的因素有哪些，它们是如何影响灵敏度的.近年来，许多 作者对这些问题进行了一些定性的探讨，没有定量化研究和从理论上进行 解释。本文从定量的角度对惠斯通电桥的灵敏度进行了探讨，并从理论上 进行了分析和解释，目的为了更好地提高电桥的测量精度。 关键词： 惠斯通电桥；灵敏度；比例臂；电阻
目录 引言 正文 (1)实验目的 (2)实验仪器 (3)实验原理 (4)实验过程 (5)实验内容与步骤 (6)数据处理和结果分析 (7)误差分析 (8)注意事项 (9)心得体会 参考文献
目 录 引言……………………………………………………………………………...1 正文 （1）实验目的……………………………………………………………….......1 （2）实验仪器……………………………………………………………….......1 （3）实验原理……………………………………………………………….......1 （4）实验过程…………………………………………………………………...4 （5）实验内容与步骤…………………………………………………………...4 （6）数据处理和结果分析……………………………………………………...5 （7）误差分析……………………………………...............................................8 （8）注意事项…………………………………………………………………...8 （9）心得体会…………………………………………………………………...8 参考文献……………………………………………………………………….10
引言 惠斯通电桥测电阻是大学物理实验中的一个基本实验。电桥灵敏度是 影响其测量精度的一个重要因素,而电桥灵敏度又是由检流计灵敏度和电 路灵敏度决定,因此电桥灵敏度与检流计和电路中的各因素有关,如与检 流计的灵敏度成正比;与电源电动势成正比;与限流电阻的大小有关等这 都是大家所熟知的。本文所要讨论的是电桥灵敏度与各桥臂阻值间的关系, 并从理论和实验两方面阐述这个关系。为了全面系统地研究,分析是在自 连惠斯通电桥中进行的 (1)实验目的 (1)熟悉用电桥测量电阻的原理及调节电桥平衡的方法。 (2)了解产生结果误差的原因。 (3)提出提高惠斯通电桥灵敏度的实验方案。根据实验方案,对不同情 况下的惠斯通电桥的灵敏度进行测量。 (2)实验仪器 待测电阻,电阻箱,检流计,学生电源 (3)实验原理 用惠斯通电桥测电阻的原理 一般情况下,接通电源时检流计中有电流经过,指针有一定偏转角度。但 当调节四个桥臂到适当的位置时,检流计中就无电流经过,这时称为电桥 平衡。由于检流计中无电流经过,所以B,D两点电势相等,于是流过电阻 R1,R的电流相等。所以有A=ER,=ARA=,令R为待测电阻 R4 R2R R4 则它的值为R=R。[ R 所谓电桥灵敏度,就是在已经平衡的电桥里,当调节比较臂电阻R3
引 言 惠斯通电桥测电阻是大学物理实验中的一个基本实验。电桥灵敏度是 影响其测量精度的一个重要因素，而电桥灵敏度又是由检流计灵敏度和电 路灵敏度决定，因此电桥灵敏度与检流计和电路中的各因素有关，如与检 流计的灵敏度成正比；与电源电动势成正比；与限流电阻的大小有关等这 都是大家所熟知的。本文所要讨论的是电桥灵敏度与各桥臂阻值间的关系， 并从理论和实验两方面阐述这个关系。为了全面系统地研究，分析是在自 连惠斯通电桥中进行的。 ( 1 ) 实验目的： （1）熟悉用电桥测量电阻的原理及调节电桥平衡的方法。 （2）了解产生结果误差的原因。 （3）提出提高惠斯通电桥灵敏度的实验方案。根据实验方案，对不同情 况下的惠斯通电桥的灵敏度进行测量。 ( 2 ) 实验仪器： 待测电阻，电阻箱，检流计，学生电源。 ( 3 ) 实验原理： 用惠斯通电桥测电阻的原理 一般情况下，接通电源时检流计中有电流经过，指针有一定偏转角度。但 当调节四个桥臂到适当的位置时，检流计中就无电流经过，这时称为电桥 平衡。由于检流计中无电流经过，所以 B，D 两点电势相等，于是流过电阻 R1，Rx 的电流相等。所以有 1 2 1 4 4 2 x x R R R R R R R R = = 1 2 x 4 R R R R = ，令 R x 为待测电阻， 则它的值为 1 4 2 x R R R R = 。[1] 所谓电桥灵敏度，就是在已经平衡的电桥里，当调节比较臂电阻 R3
使之改变一个微小量ΔR3,这时检流计指针离开平衡位置△α分度,则定 义电桥灵敏度S为 图3.1惠斯通电桥 (3.1) R/R3 由检流计电流灵敏度的定义有 △ △l (3.2) 式中S1为所用检流计的电流灵敏度Δ是当调节臂变化一个微量△R3,检 流计微小偏转Δα时相对应的检流计支路不平衡电流。[9] 把(32)式代人(3.1)式,得到电桥灵敏度的另一表达式: = S (3.3) AR/R3 如图1,运用线路电压定律和节点电流定律,则有 在ABDA回路中 h1R+△R3-14R4=0 (34) 在BCDB回路中 12R2-1R3-△kR=0 在 ABCE回路中 1R1+12R=E (3.6)
使之改变一个微小量 R3 ，这时检流计指针离开平衡位置 分度，则定 义电桥灵敏度 S 为 图 3.1 惠斯通电桥 3 3 S R R = （3.1） 由检流计电流灵敏度的定义有 i g = s I （3.2） 式中: i s 为所用检流计的电流灵敏度; g I 是当调节臂变化一个微量 R3 ，检 流计微小偏转 时相对应的检流计支路不平衡电流。[9] 把(3.2)式代人(3.1)式，得到电桥灵敏度的另一表达式： 3 3 g i I S s R R = （3.3） 如图 1，运用线路电压定律和节点电流定律，则有 在 ABDA 回路中 I R I R I R 1 1 4 4 + − = g g 0 （3.4） 在 BCDB 回路中 I R I R I R 2 3 3 x g g − − = 0 （3.5） 在 ABCEA 回路中 1 1 2 x I R I R E + = （3.6）