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惠斯通电桥思考题

惠斯通电桥思考题
惠斯通电桥思考题

惠斯通电桥思考题

直流单臂电桥

直流单臂电桥 填空题 1.电桥仪器主要分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥按其结构又可分为单臂电桥和双臂电桥。 2.在通常温度下,多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性关系,具有正的电阻温度系数。利用导体材料的这种性质,可以做成电阻式温度计,把温度的测量转换成电阻的测量。 3.康铜、锰钢等合金电阻几乎不随温度变化,利用合金的这一性质,可制成标准电阻。 4.用QJ24箱式电桥测电阻,选择比率的原则是充分利用四个读数转盘,使测 量结果有4位有效数字。 5.用箱式QJ24型直流单臂电桥测量一个阻值约为120欧姆的中值电阻,调节平衡 后电桥示值为1215,则选择的测量比率是 0.1 ,电阻的测量结果为 121.5Ω。 6.用QJ24箱式电桥测电阻温度特性,调节电桥平衡要迅速,电桥平衡时应首先读取温度计的读数,再记录电桥的示值。 思考题 ⒈为什么要先粗测待测电阻的阻值后再接入电桥测量? R接在电桥的待测臂上,将比较臂转盘各档数值置于待测电阻测量时将待测电阻 x 的标称值或用万用表粗测值的位置,并据此选择合适的比率。以使接通电源和检流计按钮后,检流计指针在量程内接近指零,从而保护检流计不被过电流冲击。 ⒉在铜电阻的R-t曲线图中,其截距的物理意义是什麽? 铜电阻的R-t曲线图中,其截距的物理意义是铜电阻处于0℃时的电阻值。 ⒊本实验在某一温度点上调节电桥平衡后,为什么要求先读温度后读电桥示值? 因为待测电阻的阻值与所处的温度环境是动态对应的,调节电桥平衡时的电桥示值,对应于电桥平衡时的某一温度点,此温度点与电桥平衡时待测电阻的阻值相对应。由于实验条件待测电阻所处的温度环境不能达到稳定的热平衡,温度的变化会使电桥随时失衡,因此要先读温度后读电桥示值。 4. 用箱式电桥测电阻,为什么比率要选择得当?选择比率的原则是什么? 测量时将比较臂转盘各档数值置于待测电阻的标称值或用万用表粗测值的位置,并据此选择合适的比率。接通电源按钮和检流计按钮,依次调节比较臂转盘,直到检流计指零,则根据电桥平衡条件,待测电阻R x=比率值×R。。因此比率选择要得当,否

惠斯通电桥公式推导详解-惠斯通电桥公式推导

惠斯通电桥公式推导详解 惠斯通电桥简介惠斯通电桥(又称单臂电桥)是一种可以精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥电阻R1,R2,R3,R4叫做电桥的四个臂,G为检流计,用以检查它所在的支路有无电流。 当G无电流通过时,称电桥达到平衡。平衡时,四个臂的阻值满足一个简单的关系,利用这一关系就可测量电阻。 惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路,这四个电阻分别叫做电桥的桥臂,惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化,单片机采集可变电阻两端的电压然后处理,就可以计算出相应的物理量的变化,是一种精度很高的测量方式。 非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化,例如将电阻应变片(将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成)粘固在物件上,当物件发生形变时,应变片也随之发生形变,应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R,这时检流计通过的电流Ig也将变化,再根据Ig与△R的关系就可测出△R,然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。 用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。 惠斯通电桥不是惠斯通发明的,在测量电阻及其它电学实验时,经常会用到叫惠斯通电桥的电路,很多人认为这种电桥是惠斯通发明的,其实,这是一个误会,这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的,但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻,所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥。 惠斯通电桥构成惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路,这四个电阻分别叫做电桥的桥臂,惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化,单片机采集可变电阻两端的电压然后处理,就可以计算出相应的物理量的变化,是一种精度很高的测量方式。电路形式如下图所示。

惠斯通电桥实验报告南昌大学

南昌大学物理实验报告 课程名称:_____________ 大学物理实验 实验名称:_______________ 惠斯通电桥 学院:___________ 专业班级: 学生姓名:_________ 学号: 实验地点:___________ 座位号: 实验时间:第11周星期4上午10点开始

、实验目的: 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 、实验原理: (1) 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥,适用于测中值电阻,其原理电路如图 7-4所示。若调节电阻到合适阻值时, 可使检流计 G 中无电流流过,即 B 、D 两点的电位相等,这时称为“电桥平衡”。电桥平衡,检流计中无电流通过, 相当于无BD 这一支路,故电源 E 与电阻R ,、R x 可看成一分压电路;电源和电阻 R 1 上面两式可得 R 2 桥达到平衡。故常将 R 、R 2所在桥臂叫做比例 臂,与R x 、R S 相应的桥臂分别叫做测量臂和比 较臂。 V B C 点为参考,贝y D 点的电位V D 与B 点的电位V B 分别为 R 2 R S R S V D R X 因电桥平V B V D 故解 R 2、R S 可看成另一分压电路。若以 R x 为 E 待测电阻,则有 R>< R X R S 上式叫做电桥的平衡条件,它说明电桥平衡时,四个臂的阻值间成比例关系。如果 1 10,10 1等)并固定不变,然后调节 金使电

(2)电桥的灵敏度

n R S R S 灵敏度S 越大,对电桥平衡的判断就越容易,测量结果也越准确。 此时R s 变为R s ,则有:R x R2 R s ,由上两式得R x . R s R s 三、 实验仪器: 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源 四、 实验内容和步骤: 1. 将箱式电桥打开平放,调节检流计指零 2. 根据待测电阻(线式电桥测量值或标称值)的大小和 R 3值取满四位有效数字原则,确定比例臂的取值,例如 R 为数千欧的电阻,为保证 4位有效数字,K r 取 3. 调节F 3的值与R <的估计 S _____ S 的表达式 R S R S S-i S 2 _____________________ ES R i R 2 R s R x 1 R E % R i R 2R X Rg 2 R x R s R 2 R - R E 2 R R s R x (3) 电桥的测量误差 电桥的测量误差其来源主要有两方面,一是标准量具引入的误差, 二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递, 可采用交换法。 交换法:在测定R x 之后,保持比例臂 R -、R 2不变,将比较臂 R s 与测量臂R x 的位置对换,再调节 R s 使电桥平衡,设 电桥的灵敏程度定义: R i

特殊方法测电阻-电桥法

一、实验题 1.某学习小组利用图甲所示的电路测量电源的电动势及内阻。 (1)按照原理图甲将图乙中的实物连线补充完整________。 (2)正确连接电路后,进行如下实验。 ①闭合开关S,通过反复调节滑动变阻器R1、R2,使电流表A3的示数为0,此时电流表A1、A2的示数分别为100.0 mA和80.0 mA,电压表V1、V2的示数分别为1.60 V和1.00 V。 ②再次反复调节R1、R2,使电流表A3的示数再次为0,此时电流表A1、A2的示数分别为180.0 mA和40.0 mA,电压表V1、V2的示数分别为0.78 V和1.76 V。 i.实验中调节滑动变阻器R1、R2,当电流表A3示数为0时,电路中B点与C点的电势______。(选填“相等”或“不相等”) ii.为了提高测量的精确度,电流表A3的量程应选择________ A.0~0.6 A B.0~100 mA C.0~500 μA ⅲ.测得电源的电动势E =_______V,内阻r=_______Ω。(结果保留3位有效数字)2.惠斯通电桥是电学实验中测电阻的一个常用方法.是在1833年由Samuel Hunter Christie发明,1843年由查理斯·惠斯登改进及推广的一种测量工具。它用来精确测量未知电阻器的电阻值,惠斯登桥可以获取颇精确的测量。如图1就是一个惠斯通电桥电路图。 (1)在图1中,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,当G表为零时(此时也称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是:______

(2)我们现在想要测量某个未知电阻Rx,实验室有如下器材: A.一个电阻箱R B.一个滑动变阻器R0 C.一个灵敏电流计G D.一个不计内阻的恒定电源E E.开关、导线若干 根据惠斯通电桥测量电阻的原理设计了如图2所示电路进行实验,有以下实验操作:A、按图2接好电路,调节_____,P为滑动变阻器的滑头,当G表示数为零时,读出此时变阻箱阻值R1 =200; B、将R x与变阻箱R互换位置,并且控制____不动,再次调节_____,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2=800; C、由以上数据即可得R x的阻值,其大小为R x=_________. 3.李明同学想要测量某个未知电阻R1,他的手边共有仪器如下:一个电阻箱R、一个滑动变阻器R0、一个灵敏电流计G、一个不计内阻的恒定电源E、开关、导线若干。他首先想到用伏安法或者电表改装知识来设计电路,但发现由于仪器缺乏无法实现。苦恼之余去寻求物理老师的帮助。老师首先给了他一道习题要求他思考: (1)如图甲,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,当G表为零时(此时也称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是_____。 (2)聪明的李明马上想到了改进自己的实验,他按照以下步骤很快就测出了R x ①按图乙接好电路,调节_____,P为滑动变阻器的滑片,当G表示数为零时,读出此时变阻箱阻值R1; ②将R x与变阻箱R互换位置,并且控制______不动,再次调节____,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2; ③由以上数据即可得R x的阻值,其大小为R x=__。 4.某实验小组为了较准确测量阻值约为20Ω的电阻R x,实验室提供的器材有:

惠斯通电桥

物理实验报告 一、【实验名称】 惠斯通电桥测电阻 二、【实验目的】 1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法。 2、学会正确使用箱式电桥测电阻的方法。 3、了解提高电桥灵敏度的几种途径 三、【实验原理】 电桥法测量是一种很重要的测量技术。由于电桥法线路原理简明,仪器结构简单,操作方便,测量的灵敏度和精确度较高等优点,使它广泛应用于电磁测量,也广泛应用于非电量测量。电桥可以测量电阻、电容、电感、频率、压力、温度等许多物理量。同时,在现代自动控制及仪器仪表中,常利用电桥的这些特点进行设计、调试和控制。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥,单臂电桥又称为惠斯通电桥,主要用于精确测量中值电阻。双臂电桥又称为开尔文电桥,主要用于精确测量低值电阻。本次实验主要是学习应用惠斯通电桥测电阻。 1.惠斯通电桥的线路原理 惠斯通电桥的线路原理如图15-1所示。四个电阻R 1,R 2,R x 和R S 联成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂,其中:R 1,R 2组成比例臂,R x 为待测臂,R S 为比较臂,四边形的一条对角线AC 中接电源E ,另一条对角线BD 中接检流计G 。所谓“桥”就是指接有检流计的BD 这条对角线,检流计用来判断B ,D 两点电位是否相等,或者说判断“桥”上有无电流通过。 电桥没调平衡时,“桥”上有电流通过检流计,当适当调节各臂电阻,可使“桥”上无电流,即B ,D 两点电位相等,电桥达到了平衡。此时的等效电路如图15-2所示。 根据图15-2很容易证明 s x R R R R = 21 即 s 2 1 x R R R R ?= (15-1)

实验报告电桥测电阻实验报告

实验题目: 惠斯通电桥测电阻 实验目的: 1.了解电桥测电阻的原理和特点。 2.学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3.测出若干个未知电阻的阻值。 实验仪器 实验原理: 1.桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂(比例臂R 2和R 3,比较臂R 4,待测臂R x ),“桥”——平衡指示器(检流计)G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G (滑线变阻器)。 2.电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻(R 2、R 3、R 4、和R x )、一个“桥”(b 、d 间所接的灵敏电流计)和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时,灵敏电流计G 中无电流流过,指针不偏转,此时电桥平衡。所以,电桥平衡的条件是:b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ,U bc =U dc , 由于平衡时0=g I ,所以b 、d 间相当于断路,故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”,于是 R x =KR 4 要使电桥平衡,一般固定比率K ,调节R 4使电桥达到平衡。 3.自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂(R 2和R 3)电阻并非标准电阻,存在较大误差。当取K=1时,实际上R 2与R 3不完全相等,存在较大的不等臂误差,为消除该系统误差,实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值,然后将R 2与R 3的位置互相交换(也可将R x 与R 4的位置交换),按同样方法再测一次得到一个R ’4值,两次测量,电桥平衡后分别 R 2 R x B C

用单臂电桥测电阻带实验数据处理

本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻(略写)【实验目的】 (1)掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 (2)学习用交换法减小和消除系统误差。 (3)初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥,也叫惠斯登电桥,适用于精确测量中值电阻(10~的测量装置。 电桥法测电阻,其实质是把被测电阻与标准电阻相比较,已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度,所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥;双臂电桥又称为开尔文电桥,适用于测量低电阻(~10Ω)。 单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD,在对角线AB上接上电源E,在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计(平衡指示)的

对角线称为“桥”,四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下,桥路上检流计中有电流通过,因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值,例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等,此时流过检流计P的电流Ip=0,称为电桥平衡。则有 (1) (2) (3) 由欧姆定律知 = 2 (4) =s (5) 由以上两式可得 (6) 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知,Rx即可由上式求出。通常取R1,R2为标准电阻,称为比率臂,将称为桥臂比;Rs为可调电阻,成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡,即检流计P中无电流流过,便可测出被测电阻Rx的值。 用交换法减小和消除系统误差 分析电桥线路和测量公式可知,用单臂电桥测量Rx的误差,除其他因素外,还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差,方法是:先连接好电桥线路,调节Rs使P中无电流,可求出Rs,然后将R1与R2交换位置,再调节Rs使P中无电流, 记下此时的Rs',可得,相乘可得Rx=, 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

惠斯通电桥测电阻实验报告

肇 庆 学 院 肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告 级 班 组 实验合作者 实验日期 姓名: 学号 老师评定 实验题目: 惠斯通电桥测电阻 实验目的: 1.了解电桥测电阻的原理和特点。 2.学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3.测出若干个未知电阻的阻值。 1.桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂(比例臂R 2和R 3,比较臂R 4,待测臂R x ),“桥”——平衡指示器(检流计)G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G (滑线变阻器)。 2.电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻(R 2、R 3、R 4、和R x )、一个“桥”(b 、d 间所接的灵敏电流计)和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时,灵敏电流计G 中无电流流过,指针不偏转,此时电桥平衡。所以,电桥平衡的条件是:b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ,U bc =U dc , 由于平衡时0=g I ,所以b 、d 间相当于断路,故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2称为“倍率”或“比率”,于是 R x =KR 4 要使电桥平衡,一般固定比率K ,调节R 4使电桥达到平衡。 3.自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂(R 2和R 3)电阻并非标准电阻,存在较大误差。当取K=1时,实际上R 2与R 3不完全相等,存在较大的不等臂误差,为消除该系统误差,实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值,然后将R 2与R 3的位置互相交换(也可将R x 与R 4的位置交换),按同样方法再测 一次得到一个R ’ 4值,两次测量,电桥平衡后分别有: 43 2R R R R x ?= ' 42 3R R R R x ?= 联立两式得: ' 44R R R x ?= 由上式可知:交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。 4.电桥灵敏度 电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时,电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中,为了便于灵敏度 I 2 I x c

直流电桥实验报告要点

清 华 大 学 实 验 报 告 系别:机械工程系 班号:72班 姓名:车德梦 (同组姓名: ) 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定: 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 (1)了解单电桥测电阻的原理,初步掌握直流单电桥的使用方法; (2)单电桥测量铜丝的电阻温度系数,学习用作图法和直线拟合法处理数据; (3)了解双电桥测量低电阻的原理,初步掌握双电桥的使用方法。 (4)数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥(单电桥)是最常用的直流电桥,如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻,它们和被测电阻x R 连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ;对角B 和D 之间接有检流计G ,它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零,桥两端的B 点和D 点点位相等,电桥达到平衡,这时可得 x R I R I 21=, 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏,等式就能相当好地成立,被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻

的值来求得,而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较,因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示: 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂,则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =,共分7个档,0.001~1000,R 为测量臂,由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关,多数金属的电阻随文的升高而增大,有如下关系式: )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值;R α是电阻温度系数,单位是(℃-1 )。严格 地说,R α一般与温度有关,但对本实验所用的纯铜丝材料来说,在-50℃~100℃的范围内R α的变化很小,可当作常数,即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质,可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好,而且从-263℃~1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃~100℃范围内因其线性好,应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时,被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定

压力传感器原理【详解】

压力传感器原理 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 一.压力传感器原理 一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时,我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是A/D转换和CPU)显示或执行机构。

金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理 如图1所示,是电阻应变片的结构示意图,它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示: 式中:ρ——金属导体的电阻率(Ω?cm2/m) S——导体的截面积(cm2) L——导体的长度(m) 我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长

大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案

大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案

大学物理实验教程预习思考题、分析题参考答案 分享 作者:雪已被分享2次评论(0)复制链接分享转载举报 为节省大家时间,特从网上搜相关答案供大家参考!(按咱做实验顺序) 2.用模拟法测绘静电场 【预习思考题】 1.用电流场模拟静电场的理论依据是什么?模拟的条件是什么?用电流场模拟静电场的理论依据是:对稳恒场而言,微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布,若两种场满足相同的微分方程及边界条件,则它们的结构也必然相同,静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程,只要使他们满足形式相同的边界条件,则两者必定有相同的场结构。模拟的条件是:稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同;稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀,并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等势面;模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。

2.等势线和电场线之间有何关系? 等势线和电场线处处相互垂直。 3.在测绘电场时,导电微晶边界处的电流是如何流动的?此处的电场线和等势线与边界有什么关系?它们对被测绘的电场有什么影响? 在测绘电场时,导电微晶边界处的电流为0。此处的电场线垂直于边界,而等势线平行于边界。这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形,不能表现出电场在无限空间中的分布特性。 【分析讨论题】 1.如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状是否发生变化?电场强度和电势分布是否发生变化?为什么? 如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状没有发生变化,但电场强度增强,电势的分布更为密集。因为边界条件和导电介质都没有变化,所以电场的空间分布形状就不会变化,等势线和电场线的形状也就不会发生变化,但两电极间的电势差增大,等势线的分布就更为密集,相应的电场强度就会增加。 2.在测绘长直同轴圆柱面的电场时,什么因素会使等势线偏离圆形?

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥 在实验中,测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I (测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流),除了电流表和电压表本身的精度外, 还有电表本身的电阻,不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流 I 和电阻 两端的电压U ,不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的 特点是灵敏、准确、使用方便,它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量 转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥,直流电桥可以用于测电阻,交 流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻 抗的变化进行测量。 惠斯通电桥属于直流电桥,主要用于测量中等数值的电阻(101 ~106 Q )O 对于太小 的电阻 (10"6 ~101 Q 量级),要考虑接触电阻、导线电阻,可考虑使用双臂电桥;对于大 电阻(107Q 级),要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表, 而实验室用检流计属于 1惠斯通电桥测量原理 图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻 R o 、R i 、R 2、 R x 连成四边形,称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线 连有检流计,称为“桥”;四边形的另一对角线接上电源, 称为电桥的“电源对角线” 。E 为线路中供电电源,学生 实验用双路直流稳压电源,电压可在 0-30V 之间调节。R 保护为较大的可变电阻,在电桥不平衡时取最大电阻作限流 作用以保护检流计;当电桥接近平衡时取最小值以提高检 流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小,主要目的 在于保护检流计和改变电桥灵敏度。 电源接通时,电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时, 桥路中的电流I g -0,检流计的指针发生偏转;当 C 、D 两点之间的电位相等时,桥路 中的电流I g =0,检流计指针指零(检流计的零点在刻度盘的中间),这时我们称电桥 处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有: I g =0 U AC =U AD 于是空二邑即R x R 2二R 0R 1 R 0 R 2 此式说明,电桥平衡时,电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。 根据电桥的平衡条件,若已知其中三个臂的电阻,就可以计算出另一个桥臂电阻, 因此,电桥测电阻的计算式为 R x 二邑凤二 KR 。 (1) R 2 电阻R 1、R 2为电桥的比率臂,R x 为待测臂,R 为比较臂,R 。作为比较的标准,实 A 表,电桥的灵敏度要受检流计的限制。 [1 U CB = U DB 1 Rx = 1 R0 I R1 = I R2 1 Rx R x = 1 R1 R 1 1 R0R 0 = 1 R2 R 2

物理实验用惠斯通电桥测电阻实验报告

物理实验用惠斯通电桥测电阻实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

班级___信工C班___ 组别______D______ 姓名____李铃______ 学号__ 日期指导教师___刘丽峰___ 【实验题目】_________用惠斯通电桥测电阻___ 【实验目的】 1、掌握惠斯通(Wheastone)电桥测电阻的原理; 2、学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法; 3、了解提高电桥灵敏度的几种方法; 4、学会测量单电桥的灵敏度。 【实验仪器】 QJ- 23型箱式电桥,滑线电阻,转柄电阻箱(0~Ω),检流计,直流电源,待测电阻,开关,导线若干。 【实验原理】 1.惠斯通电桥测量电阻的原理 图是惠斯通电桥的原理图。图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻,它们和被测电阻Rx连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E;对角C和D之间接有检流计G,它像桥一样。电源接通,电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时,桥路中的电流IG≠0,检流计的指针发生偏转;当C、D两点之间的电位相等时,“桥”路中的电流IG=0,检流计指针指零,这时我们称电桥处于平衡状态。 当电桥平衡时,, 两式相除可得到Rx的测量公式 (5-1) 电阻R1R2为电桥的比率臂,R0为比较臂,Rx为待测臂。 只要检流计足够灵敏,等式(1)就能相当好地成立,被测电阻值Rx可以仅从三个已知电阻的值来求得,而与电源电压无关。由于R1、R2和R0可以使用标准电阻,而标准电阻可以制作得十分精密,这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较,因而测量的准确度可以达到很高。 2.电桥的灵敏度 电桥平衡后,将R0改变△R0,检流计指针偏转△n格。如果一个很小的△R0能引起较大的△n偏转,电桥的灵敏度就高,电桥的平衡就能够判断得更精细。

实验3.8 惠斯通电桥

A B C D G R 1 R 2 R s R x E I 1 I 2 3.8 惠斯通电桥 【实验简介】 惠斯通电桥是一种精确测量电阻的装置。 电桥法测电阻的实质是将被测电阻与已知电阻相比较,从而确定待测电阻的阻值。制造高精度的电阻比较容易,因此电桥法测电阻容易获得较高的测量精度。 直流电桥主要分为单臂电桥(又称惠斯通电桥)和双臂电桥(又称开尔文电桥)。 单臂电桥用于测量中值电阻(10Ω-106 Ω),双臂电桥用于测量1Ω以下的低值电阻。 【实验目的】 1.了解惠斯通电桥测电阻的原理,掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 2.了解电桥的灵敏度,学习合理选择实验条件,减小系统误差。 【预习思考题】 1. 调电桥平衡的技巧是什么? 2. 使用检流计有哪些注意事项 3. 调节电桥平衡的过程中,如何使用保护开关K 和滑线变阻器r ? 4. 惠斯通电桥测电阻系统误差产生的原因主要有哪三种? 【实验仪器】 检流计、电阻箱、干电池、滑线变阻器、保护开关、待测电阻、导线、开关。 【实验原理】 1. 电桥的基本原理和平衡条件 惠斯通电桥的基本电路如图 3.8.1所示。电阻1R 、2R 、s R 、x R 组成电桥的四个桥臂,C 、D 两点间接有检流计将两点的电位直接进行比较,当两点电位相等时,检流计G 中无电流通过,我们称电桥达到平衡。这时有 x s R I R I R I R I 212211,== 由上两式得出电桥的平衡条件: 平衡时,若已知1R 、2R 、s R 则可求得: (3.8.1) 用惠斯通电桥测电阻x R x 时,首先要调电桥的平衡。本实验中1R 、2R 、s R 均用电阻箱 x s R R R R = 21s x R R R R 1 2= 图3.8.1

惠斯通电桥测电阻

用半偏法和惠斯通电桥测电表内阻 实验目的 1.掌握惠斯通电桥的原理,并通过它初步了解一般桥式线路的特点。 2.学会使用惠斯通电桥测量电阻。 实验仪器 QJ23型电桥,电阻箱,检流计,滑线变阻器,直流稳压电源等。 实验原理 前面我们介绍的伏安法测量电阻,其精度不够高。这一方面是由于线路本身存在缺点,另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。所以,为了精确测量电阻,必须对测量线路加以改进。 惠斯通电桥(也称单臂电桥)的电路如图1所示,四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路,每一边称作电桥的“桥臂”,在一对对角AD 之间接入电源,而在另一对角BC 之间接入检流计,构成所谓“桥路”。所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。它的作用就是把“桥”的两端点联系起来,从而将这两点的电位直接进行比较。B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。反之,称作电桥不平衡。检流计是为了检查电桥是否平衡而设的,平衡时检流计无电流通过。用于指示电桥平衡的仪器,除了检流计外,还有其它仪表,它们称为“示零器”。 当电桥平衡时,B 和C 两点的电位相等,故有 AC AB V V = CD BD V V = (1) 由于平衡时0=g I ,所以B 、C 间相当于断路,故有 21I I = b X I I = (2) 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b = 可得 X b R R R R 21= (3) 或 b X R R R R 2 1= (4) 这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之,也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。因此(3)式称为电桥平衡条件。 如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的,即可利用(3)式求出另一个电阻的阻值。这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。

惠斯通电桥实验报告.pdf

南昌大学物理实验报告 课程名称:惠斯通电桥 实验名称:惠斯通电桥 学院:眼视光学院专业班级:眼视光151班学生姓名:许春芸学号:6303615024 实验地点:210座位号:30 座实验时间:第8周星期6上午10点10开始

一、实验目的: 1.掌握电桥测电阻的原理和方法。 2.了解减小测电阻误差的一般方法。 二、实验原理: 惠斯通电桥的电路四个电阻 R1.R2.R3.Rx 连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂,对角 A 和 C 加上电源 E,对角 B 和 D 之间连接检流计 G,所谓桥就是指 BD 这条对角线,它的作用就是将桥的两个端点的电势直接进行比较。当 B.D 两点电势相等时,检流计中无电流通过,电桥达到了平衡,这时有:R2/R1=Rx/R3,即*Rx=(R2/R1)R3。若 R1.R2.R3 均已知,则 Rx 可由上式求出。 电桥电路可以这样理解,电源 E.R2.Rx 是一个分压电路,Rx 上的电压为[Rx/(R1+R2)]·E,又 E 和 R1.R3 也是一个分压电路,R3 上的电压等于[R3/(R3+R1)]·E,现在用检流计来比较 Rx 和 R3 的电压,根据电流方向,可以发现哪一个电压更大些。当检流计指零时,说明两电压相等,也就得出*式。 三、实验仪器: 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源。 四、实验内容和步骤: 1、标准电阻 Rn 选择开关选择“单桥”档; 2、工作方式开关选择“单桥”档; 3、电源选择开关选在有效量程里; 4、G 开关选择“G 内接”; 5、根据 Rx 的估计值,选好量成倍率,设置好 R1R2 值和 R3 值,将位值电阻 Rx 接入 Rx 接线端子(注意 Rx 端于上方短接片应接好); 6、打开仪器市电开关、面板指示灯亮; 7、建议选择毫伏表作为仪器检流计,释放“接入”键,量程置“2mV”挡,调节“调零”电位器,将数显表调零。调零后将量程转入 200mV 量程,按下“接入”按键,也可以选择微安表做检流计; 8、调节 R3 各盘电阻,粗平衡后,可以选择 20mV 或 2mV 挡,细调 R3,使电桥平衡;

大学物理-直流平衡电桥测电阻 实验报告

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院(系) 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日,第 周,星期 第 节 实验名称 直流平衡电桥测电阻 教师评语 实验目的与要求: 1) 掌握用单臂电桥测电阻的原理, 学会测量方法。 2) 掌握用双臂电桥测电阻的原理, 学会测量方法。 主要仪器设备: 1) 单臂电桥测电阻:QJ24型直流单臂电桥,自制惠更斯通电桥接线板,检流计,阻尼开关、四位 标准电阻箱、滑线变阻器、电路开关、三个带测电阻、电源; 2) 双臂电桥测电阻:QJ44型直流双臂电桥,待测铜线和铁线接线板、电源、米尺和千分尺。 实验原理和内容: 1 直流单臂电桥(惠斯通电桥) 1.1 电桥原理 单臂电桥结构如右图所示, 由四臂一桥组成; 电桥平衡条件是BD 两点电位相等, 桥上无电流通过, 此时有关系s s x R M R R R R ?== 2 1 成立, 其中M=R1/R2称为倍率, Rs 为四位标准电阻箱(比较臂), Rx 为待测电阻(测量臂)。 1.2 关于附加电阻的问题: 附加电阻指附加在带测电阻两端的导线电阻与接触 电阻, 如上图中的r1, r2, 认为它们与Rx 串联。如果R x 远大于r ,则r 1+r 2可以忽略不计, 成 绩 教师签字

但是当R x 较小时,r 1+r 2就不可以忽略不计了,因此单臂电桥不适合测量低值电阻, 在这种情况下应当改用双臂电桥。 2 双臂电桥(开尔文电桥) 2.1 双臂电桥测量低值电阻的原理 双臂电桥相比单臂电桥做了两点改进, 增加R3、R4两个高值电桥臂, 组成六臂电桥;将Rx 和Rs 两个低值电阻改用四端钮接法, 如右图所示。在下面的计算推导中可以看到, 附加电阻通过等效和抵消, 可以消去其对最终测量值的影响。 2.2 双臂电桥的平衡条件 双臂电桥的电路如右图所示。 在电桥达到平衡时,有1234\\R R R R =,由基尔霍夫第二定律及欧姆定律可得并推导得: 31123 3141312242342431323424 33112424()0 x S x x x x x x I R I R I R R R R r R I R I R I R R R R R R r R R R R R R R M R I r I r R R R R R R R R R R R R ?=-? ??? ?=-?=+-? ??++?????===?=++??? ?=?-=?? 可见测量式与单臂电桥是相同的, R1/R2=R3/R4=M 称为倍率(此等式即消去了r 的影响), Rs 为比较臂, Rx 为测量臂。 使用该式, 即可测量低值电阻。 步骤与操作方法: 1. 自组惠斯通电桥测量中值电阻 a) 按照电路图连接电路, 并且根据待测电阻的大小来选择合适的M 。 b) 接通电路开关, 接通检流计开关; 调节电阻箱Rs 的阻值(注意先大后小原则), 使检流 计指零, 记下电阻箱的阻值Rs c) 重复以上步骤测量另外两个待测电阻值。 2. 使用成品单臂电桥测量中值电阻 a) 单臂成品电桥的面板如下页右上图所示。

惠斯通电桥

惠斯通电桥 实验目的 1.掌握惠斯通电桥的原理,并通过它初步了解一般桥式线路的特点。 2.学会使用惠斯通电桥测量电阻。 实验仪器 QJ23型电桥,电阻箱,检流计,滑线变阻器,直流稳压电源等。 实验原理 前面我们介绍的伏安法测量电阻,其精度不够高。这一方面是由于线路本身存在缺点,另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。所以,为了精确测量电阻,必须对测量线路加以改进。 惠斯通电桥(也称单臂电桥)的电路如图1所示,四个电阻R1、R2、R b、R X 组成一个四边形的回路,每一边称作电桥的“桥臂”,在一对对角AD之间接入电源,而在另一对角BC之间接入检流计,构成所谓“桥路”。所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC而言。它的作用就是把“桥”的两端点联系起来,从而将这两点的电位直接进行比较。B、C两点的电位相等时称作电桥平衡。反之,称作电桥不平衡。检流计是为了检查电桥是否平衡而设的,平衡时检流计无电流通过。用于指示电桥平衡的仪器,除了检流计外,还有其它仪表,它们称为“示零器”。

图 1 当电桥平衡时,B 和C 两点的电位相等,故有 AC AB V V = CD BD V V = (1) 由于平衡时0=g I ,所以B 、C 间相当于断路,故有 21I I = b X I I = (2) 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b = 可得 X b R R R R 21= (3) 或 b X R R R R 21= (4) 这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之,也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。因此(3)式称为电桥平衡条件。 如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的,即可利用(3)式求出另一个电阻的阻值。这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。 上述用惠斯通电桥测量电阻的方法,也体现了一般桥式线路的特点,现在重点说明它的几个主要优点:

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云南农业大学 物 理 实 验 报 告 实验名称:惠斯通电桥测量电阻 一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。 二、实验仪器 滑线式电桥,箱式电桥,检流计,电阻箱,滑动电阻器,待测电阻,电源,开关,导线等。 三、实验原理: 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示,由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形,每一条边称为电桥的一个臂,在对角A 、B 之间接入电源E ,对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值,可以使检流计G 中无电流流过,即C 、D 两点的电势相等,电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率,通常将R1、R2称为比率臂,将R0称为比较臂。

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 n S R R ?= ? (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L 1、电阻为R 1,DB 的长度为L 2、电阻为R 2,因此当电桥处于平衡状态时,有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中,L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出,R 0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R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后,保持R 1、R 2不变(即D 点的位置不变),将R 0与R x 的位置对调,重新调 节R 0为0R ',使电桥达到平衡,则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (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

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