大连理工大学
大学物理实验报告
院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705
姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号
实验时间 2008 年 12 月 10 日，第16周，星期 三 第 5-6 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
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Rx远大于r，则r1+r2可以忽略不计，但是当Rx较小时，r1+r2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
，由基尔霍夫第二定律及欧姆定律可得并推导得：
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。
b) 
将带测电阻接至x1,x2接线柱上， 根据待测电阻的大小调节适当的倍率并将检流计机械调零。
c) 打开电源开关B0， 先后按下G1粗调和G0细调开关， 在两种精度下分别调节面板上的旋钮，改变Rs的值使检流计指零， 记下Rs。关闭检流计电源。
d) 重复以上步骤测量其他待测电阻。
3. 用双臂电桥测量低值电阻的步骤
a) 双臂成品电桥箱的操作面板如右图所示。
b) 打开电源开关K1， 等待5分钟后调节D旋钮是检流计指针指零。
c) 将待测电阻Rx以四端钮法接入C1、C2、P1、P2接线柱， 其中C为电流端， P为电压端。
d) 估计待测电阻的大小， 旋转H旋钮挑选合适的倍率值。
e) 调节A至灵敏度最低， 同时按下开关B、G， 通过调节F、E旋钮（先F，后E）， 使检流计指零， 此时电桥达到粗平衡。
f) 在检流计不超载的条件下调节A旋钮增加灵敏度， 直到在能够达到的最大灵敏度下， 通过调节F、E使检流计指零， 此时电桥达到精平衡。
g) 一次松开按钮G、B， 读取倍率M和Rs， 并按照以下公式计算待测电阻值：
Rx=M*Rs=倍率读数*（E读数+F读数）
h) 按照以上方法， 分别测量铜线与铁线的电阻。
*注意电桥使用中为节电， 不要长时间按住B按钮； 使用完毕后应将B、G按钮复位， 同时关闭K1开关。
4. 铜线和铁线的几何尺寸测量
a) 用毫米尺测量铜线和铁线的电压端（P1、P2间）间距长度。
b) 用千分尺测量铜线和铁线的直径， 分别在不同的位置测量6次（注意记录千分尺的零点漂移ΔD）。
数据记录与处理：
实验原始数据记录
1. 自制单臂电桥测中值电阻
2. 用成品双臂电桥测低值电阻
3. 铜丝、铁丝D、L测量
结果与分析：
1. 自制电桥测量值的处理
使用公式Rx=M*Rs， 得到以下计算结果
又Urx=α%*(Rx+M*Rn/10), α=0.1, Rn=5000Ω
代入相关值， 计算可得
2. 双臂电桥测量值的处理
使用公式Rx=M*Rs， 得到以下计算结果
又Urx=α%*(Rx+R0/10), α与R0的值在不同倍率下不相同， 代入相关值， 计算得到
金属丝长度数据的处理
金属丝直径数据的处理
铜丝直径不确定度的计算
不确定度的最终结果Ud=0.008mm
铜丝直径的最终结果Dcu=2.085±0.008mm
铁丝直径不确定度的计算
不确定度的最终结果Ud=0.006mm
铁丝直径的最终结果Dfe= 3.400±0.006mm
电阻率的计算
已知公式
， 计算的到ρCu=2.104*10-8Ω，ρFe=2.109*10-7Ω
又根据ρ的计算公式, 可以得到其不确定度
经过计算， 得到Uρcu=2.14333*10-10Ω， Uρfe=1.07408*10-9Ω
修约后， 得到Uρcu=2*10-10Ω， Uρfe=1*10-9Ω
综上， 得到电阻率的最终结果为
Uρcu=(2.10±0.02)*10-8Ω/m
Uρfe= (2.11±0.01)*10-7Ω/m
讨论、建议与质疑：
1） 指针始终偏向一边， 可能出现了倍率值选择不正确的情况。当倍率选择不正确时，无法在保证在×1000档位上保证不为零的情况下将检流计指针调节至零， 或者说， 即使电阻箱调至最大的9999欧， 也不能和待测电阻平衡。出现这样的情况之后应该根据公式：
M=带测电阻数量级/1000来计算M值，然后重新进行调节。
2） 先粗调， 后微调的原因可能是：先粗调后细调的调节方法遵循了调节范围从大到小的规则，提高了调节的效率；先粗调后细调的调节方法保护了检流计，保证在调节前电阻值离理论目标电阻值相差较远时，即DB两端电势差较大时，仍然能保证流过的电流在检流计的量程范围内；如果一开始就进行细调节，一方面指针抖动剧烈， 不易于人工操作，另一方面指针长期在大范围内摆动甚至满偏，有可能损坏检流计。
3） “先大后小”的原则能够有效地较少调节的次数和精度，具体过程如下：首先将所有的旋钮都旋到接近估计值的一个量，转动×1000档旋钮，测试，直至指针跨过零刻度线，假设此时该档位的读数为N，则将改旋钮调至N-1，进而调节低一位的旋钮以降低步进幅度；反复如上方法调节×100和×10档位，最后调节×1档位，直至指针刚好指零并能够稳定，调节完毕。
4） 在理论测量中，电流端接电流表，电压端接电压表，分别测量电流和电压，在双臂电桥中是为了消除了附加电压对测量结果的影响，因此而得名。
5） 以下是在实验中发现的一些值得改进之处：
金属丝不直，长度的测量值很不准确， 这样会影响最后的计算结果。
在电压端和电流端，金属丝与接线柱焊接时，焊点很大，测量长度时不能准确定位端点， 也会导致长度的测量值很不准确， 从而影响最终的测量结果。
因此建议将金属丝进行拉直处理， 使其不扭曲，另外在金属丝两端靠近焊点的位置可以做上测量标记， 规定长度和直径的测量在两端标记点以内区域有效，这样可以保证测量值的可靠性和统一性， 保证结果准确。
第二篇：《直流电桥法测电阻(单电桥)》实验报告评分标准
《直流电桥法测电阻（单电桥）》实验报告评分标准一 实验预习（20分） 学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤 ⑤实验数据记录表等五部分。 以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分三档给分。好较好合格20~18分17~15分14~12分 预习报告不合格者，不允许进行实验。该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实验前还应预习实验）。二 实验操作过程（20分）学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步实验准备，包括 ①连接线路；②检流计调零；③预置C、R三部分；第二步测量并记录数据，要注意操作的规范性；第三步实验仪器整理，并填写相关登记表格。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三档给分。 好较好合格20~18分17~15分14~12分三 实验纪律（10分）学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、吵闹现象。分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分 以上三项成绩不足30分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。四、数据记录及处理（35分）1 数据记录是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分2数据记录及处理 学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数，分三档给分。好较好合格25~23分22~20分19~15分二、思考题（10分）学生在实验结束后，根据指导教师的布置完成思考题，抄写题目并回答。按照问题回答是否准确，有自己的见解，分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分三、格式及版面整洁（5分）按照学生实验报告书写是否整洁，分三档给分。好较好合格5分4分3分《直流电桥法测电阻（单电桥）》技能测试评分标准 学生进入实验室，用15分钟的时间看书，15分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。 测试内容：利用单电桥测量实验室提供的未知中值电阻阻值，并分析测量不确定度。 评分标准如下：一 实验操作部分（70分） 第一步：实验准备。 1．连接线路。正确连接电源、待测电阻。分四档给分。准确较准确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 2．检流计调零，并正确设置各个档位、开关。分四档给分。准确
较准确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 第二步：实验测量和数据采集。 1．正确运用点触式按键。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 2．合理利用万用表测出待测电阻大致阻值，并根据大致阻值合理设置C档位和电阻盘R值，保证R的千位档不为零。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 3．确定C档位后，调整R，使检流计不偏转。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 4．平衡后再次调整R值改变一定大小，得出相应的检流计指针偏转格数。分四档给分。正确 较正确合格不合格5分4分3分2~0分 5．记录实验数据。要求数据清晰，单位明确、统一，有效位数保留合理。分四档给分。清晰较清晰合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 6．实验结束后整理实验台。关闭所有电源，开关，并使仪器、设备还原。分四档给分。清晰较清晰合格不合格5分4分3分2~0分二、实验报告及数据分析部分（30分） 1、实验目的、简单原理介绍是否清晰、整齐。分四档给分。清晰较清晰合格不合格5分4分3分2~0分 2、是否有准确的实验步骤、数据表格，且清晰、整齐。分四档给分。正确 较正确合格不合格15~13分12~10分9分8~0分 3、实验数据处理是否正确，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 《直流电桥法测电阻（双电桥）》实验报告评分标准一 实验预习（20分） 学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤 ⑤实验数据记录表等五部分。 以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分三档给分。好较好合格20~18分17~15分14~12分 预习报告不合格者，不允许进行实验。该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实验前还应预习实验）。二 实验操作过程（20分）学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步实验准备，包括 ①连接线路；②检流计调零；③预置C、R三部分；第二步测量并记录数据，要注意操作的规范性；第三步实验仪器整理，并填写相关登记表格。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三档给分。 好较好合格20~18分17~15分14~12分三 实验纪律（10分）学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在
实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、吵闹现象。分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分 以上三项成绩不足30分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。四、数据记录及处理（35分）1 数据记录是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分2数据记录及处理 学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数，分三档给分。好较好合格25~23分22~20分19~15分二、思考题（10分）学生在实验结束后，根据指导教师的布置完成思考题，抄写题目并回答。按照问题回答是否准确，有自己的见解，分三档给分。好较好合格10~9分8~7分6~5分三、格式及版面整洁（5分）按照学生实验报告书写是否整洁，分三档给分。好较好合格5分4分3分《直流电桥法测电阻（双电桥）》技能测试评分标准 学生进入实验室，用15分钟的时间看书，15分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。 测试内容：利用双电桥测量实验室提供的未知低值电阻阻值，并分析测量不确定度。 评分标准如下：一 实验操作部分（70分） 第一步：实验准备。 1．连接线路。正确连接电源、待测电阻。分四档给分。准确较准确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 2．检流计调零，并正确设置各个档位、开关。分四档给分。准确较准确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 第二步：实验测量和数据采集。 1．正确运用点触式按键。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 2．合理利用C、R档的改变来试探待测电阻的大约阻值，并找到合适的C档位，保证R的粗调档不为零。分四档给分。正确 较正确合格不合格15~13分12~10分9~7分6~0分 3．确定C档位后，调整R细调盘，使检流计不偏转。调整中注意不能使用细调盘的空档处。分四档给分。正确 较正确合格不合格5分4分3分2~0分 4．调整中合理运用检流计灵敏度旋钮。在开始时用低灵敏度，最终读数时用高灵敏度。分四档给分。正确 较正确合格不合格5分4分3分2~0分 5．记录实验数据。要求数据清晰，单位明确、统一，有效位数保留合理。分四档给分。清晰较清晰合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分 6．实验结束后整理实验台。关闭所有电源，开关，并使仪器、设备还原。分四档给分。清晰较清晰合格不合格5分4分3分2~0分二、实
验报告及数据分析部分（30分） 1、实验目的、简单原理介绍是否清晰、整齐。分四档给分。清晰较清晰合格不合格5分4分3分2~0分 2、是否有准确的实验步骤、数据表格，且清晰、整齐。分四档给分。正确 较正确合格不合格15~13分12~10分9分8~0分 3、实验数据处理是否正确，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数。分四档给分。正确 较正确合格不合格10~9分8~7分6~5分4~0分????????1