惠斯通電橋一、實驗目的電橋是用比較法測量物理量的電磁學基本測量儀器，電橋的種類很多，測量中等阻值（10～106歐姆）的電阻要用惠斯通單臂電橋進行測量；若要測量更大阻值的電阻，一般采用高電阻電橋或兆歐表；而要測量阻值較小的電阻，一般采用雙臂電橋（開爾文電橋）。1、掌握用惠斯通電橋測電阻的原理。2、了解電橋靈敏度對測量結(jié)果的影響，掌握電橋靈敏度的測量方法。3、正確使用自組電橋和箱式電橋測電阻。二、實驗儀器：

直流穩(wěn)壓電源，電阻箱，檢流計，QJ23型箱式電橋、待測電阻（200Ω～4KΩ）1、電橋的原理三、實驗原理：

通電后,檢流計G指針偏轉(zhuǎn)，表示有電流通過BD兩點。通過調(diào)節(jié)各臂電阻（R1、R2、R0）阻值,使BD兩點的電勢差為零，此時流過檢流計的電流為零。稱電橋達到平衡狀態(tài)。稱為比率系數(shù)一般簡單情況下，首先選定C=1，只需調(diào)節(jié)R0電阻使電橋達到平衡后，即可由上式得出待測電阻Rx的阻值。2．QJ23型箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)該儀器可用外接，也可用內(nèi)附的穩(wěn)壓電源。總有效量程為1Ω～11.11ΜΩ；比率系數(shù)C從×0.001到×1000，共分七檔，由比率C轉(zhuǎn)換開關(guān)指示，不同的擋位R1、R2所代表的電阻串聯(lián)值各不相同。

Rx=測量盤讀數(shù)之和（R0）×CR0C

電橋靈敏度是測量電阻的誤差來源之一，S的單位是格，它表示改變百分之幾可使檢流計指針偏轉(zhuǎn)1格。S值越大，說明電橋的靈敏度越高。如果靈敏度已由公式（B）測出，該電橋平衡時對待測電阻所帶來的絕對誤差為ΔRx由公式（C）可得：四、實驗步驟：1．自裝惠斯通電橋測量兩只未知電阻（KΩ、Ω數(shù)量級）。（1）按照惠斯通電橋電路接好線路，其中電源電壓為4V，檢流計調(diào)零，比較臂電阻R1、R2(500-6000Ω)的比值C=1。注意Rx、R0的連線位置。注意：通電前每個電阻箱均取大于500Ω的電阻值，取值請旋轉(zhuǎn)到位。嚴禁電阻箱無取值時通電?。?）調(diào)節(jié)R0使檢流計指針指向零。先選擇檢流計的量程放置到時1mA擋（靈敏度低），調(diào)節(jié)R0使檢流計指針接近零時，此時再改變檢流計的量程為100μA（靈敏度高），調(diào)節(jié)R0使電橋達平衡時，讀出Rx的值。（3）然后微小調(diào)整R0產(chǎn)生ΔR0，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)格（以檢流計表上±3范圍的刻線為準），由（B）和（D)式分別算出電橋的靈敏度S和待測電阻的誤差ΔRx，填入表4.20（P156）中。

、注意：通電后如果檢流計偏轉(zhuǎn)很大，請立即斷電，調(diào)節(jié)R0的數(shù)值或檢查電器聯(lián)接后再試。2．直接利用箱式惠斯通電橋測量兩只未知電阻。（1）電源和檢流計選擇開關(guān)置于“內(nèi)接”，靈敏度旋鈕置于中間位置，被測電阻Rx接至“接線柱”。根據(jù)自裝電橋測量出待測電阻值的結(jié)果，選定比率轉(zhuǎn)換開關(guān)的擋位（C1=1，C2=10-1），調(diào)節(jié)好測量盤上的四位電阻值。（2）先按下G鍵，調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕使檢流計表頭指針指零，再斷開G鍵。測量時先按下“B鈕”，再用躍接法按“G”鈕(按下后立即松開)，觀察檢流計指針的偏轉(zhuǎn)方向。若指針向“+”偏，應增大測量盤電阻R3；指針向“-”偏，應減小測量盤電阻R3，反復調(diào)節(jié)直至檢流計指零，達到電橋平衡。比率C示波器原理和使用示波器利用電場對電子運動軌跡的影響來反映電壓的瞬變過程。用它可以直接測定電信號的電壓、相位、周期和頻率等參數(shù)。還能獨立觀察兩種信號的波形，測量兩個信號之間的時間差和相位差，也是顯示二維圖像的儀器。1、了解示波器的主要組成部分及工作原理，學會使用示波器和信號發(fā)生器。2、學會利用示波器觀察波形、測量電壓和頻率的方法。3、通過觀察李薩如圖形，加深對于相互垂直振動合成理論的理解，并學會一種測量正弦振動頻率的方法。一、實驗目的二、實驗儀器及結(jié)構(gòu)示波器、信號發(fā)生器、同軸電纜示波器由示波管和與其配合的電子線路組成。圍繞二維圖形的建立，示波器面板設(shè)置了垂直方向調(diào)整功能，水平方向(掃描)調(diào)整功能，觸發(fā)同步系統(tǒng)三大區(qū)域(P72~P75)，三、實驗原理1、示波管的結(jié)構(gòu)：由電子槍、偏轉(zhuǎn)板（X軸和Y軸）、熒光屏組成。包括對X軸、Y軸兩小電壓信號的放大和對大電壓信號的衰減功能。2、電信號放大和衰減系統(tǒng)：垂直衰減放大旋鈕水平衰減放大旋鈕掃描系統(tǒng)產(chǎn)生鋸齒波V=kt的電壓，它經(jīng)

軸放大器后，送至

水平軸偏轉(zhuǎn)板上。電子束在這樣周期性鋸齒波電壓的作用下沿水平方向反復從左向右偏轉(zhuǎn)，即光點在熒光屏上自左向右往復運動。如果鋸齒波頻率較高，則在屏上呈現(xiàn)一條水平亮，這一過程叫“掃描”，這一水平線叫掃描線。掃描電壓的頻率由“掃描范圍”⒄和“掃描微調(diào)”⒆兩個旋鈕調(diào)節(jié)。觸發(fā)同步裝置的作用是使X（水平）軸上掃描電壓與Y（垂直）軸輸入的被觀察的電壓保持確定的頻率關(guān)系和相位關(guān)系，即保持同步關(guān)系，使熒光屏上的圖形穩(wěn)定。即，用Y軸的被測信號來控制X軸掃描電壓的產(chǎn)生時刻，用Y軸被測信號的頻率去控制X軸掃描發(fā)生器的頻率，使被測信號的頻率準確地等于掃描頻率的整數(shù)倍。電路的這個控制作用稱為“同步”。調(diào)節(jié)觸發(fā)電平的高低，使被測信號達到一定位相時，掃描電路才開始產(chǎn)生一個鋸齒波，將被測信號顯示出來。由于每次都是當被測信號達到一定位相時，掃描電路才工作，所以每次掃描顯示的波形相同，這樣，在熒光屏上看到的波形就穩(wěn)定不動了。（17）（19）4、波形的顯示原理：如果在

Y軸輸入正弦電壓信號，又在X軸上加V=kt鋸齒波電壓信號“模擬”時間，則屏上光點軌跡顯示了這兩個相互垂直振動的合成正弦波圖形，如圖所示。當鋸齒波電壓和輸入的正弦電壓的周期相等，熒光屏上將顯示出一個完整的正弦波圖形；若鋸齒波電壓的周期正好是正弦電壓周期的兩倍時，熒光屏上將顯示出兩個完整的正弦波圖形，依此類推。（1）、信號波形的顯示即在熒光屏上構(gòu)成簡單、穩(wěn)定的示波圖形的條件:X偏轉(zhuǎn)電壓的周期等于Y偏轉(zhuǎn)電壓周期

的整數(shù)倍。為屏上完整波的數(shù)目（2）李薩如圖形當X軸輸入正弦信號時，Y軸輸入另一正弦信號，兩者信號頻率成簡單整數(shù)倍時，觀察到的是電子束受兩個互相垂直的諧振運動的合成圖形，這種圖形稱李薩如圖形，可用來測定信號頻率。四、實驗步驟1、熟悉示波器和信號發(fā)生器面板上相關(guān)旋鈕的作用及調(diào)試方法。2、示波器的刻線校準：

由示波器面板上自帶的校準方波信號（

Vp-p＝2.0V、

f＝1000Hz）

。用示波器屏上刻線測量出校準信號電壓V和周期T值，分別填入表4.22、表4.23，確定該示波器的測量誤差系數(shù)。

誤差系數(shù)=標準值/測量值

校準信號輸出與信號傳輸線的紅線連接，另一端與示波器CH1輸入連接。AC-DC-GND（8，9，13，15）開關(guān)拔到AC，“觸發(fā)耦合”（23）拔到“AC”?！坝|發(fā)源”（24）拔到CH1處。按下電平（26）鍵“鎖定”和釋抑（27）鍵為“自動”，其他所有按鍵開關(guān)處于彈起狀態(tài)。微調(diào)旋鈕（11）（16）（19）都順時針方向旋到底的位置。標準信號輸出處電壓微調(diào)旋鈕頻率/周期微調(diào)旋鈕為了得到非1誤差系數(shù)，校準示波器前先將微調(diào)旋鈕打開。（稍稍向左旋轉(zhuǎn)）3、觀察三種待測信號（頻率、振幅）的波形，并測量出待測信號的峰峰電壓和頻率，分別將數(shù)據(jù)填入表4.24、表4.25、表4.26。準確值=測量值*誤差系數(shù)用信號發(fā)生器產(chǎn)生待測信號，其信號頻率必須達到（使信號波形不閃爍）f>1000Hz、幅度任意的正弦波。然后將信號發(fā)生器的“ＣＨ１電壓輸出”與示波器的CH1輸入端連接，再調(diào)整掃描電壓的頻率“⒄旋鈕”，使屏上現(xiàn)完整、穩(wěn)定的待測信號波形，通過示波器屏上的刻線測出該信號的電壓峰值和周期。通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器改變輸入信號的頻率f和電壓幅度三次，重復上述實驗過程。注意：測量電壓和周期的單位要與衰減器檔（V、mV）和掃描時間檔（ms、μs）的具體單位對應。信號輸出端4、觀察李薩如圖形：由信號發(fā)生器CH1通道產(chǎn)生fx=50Hz正弦波形，與示波器CN1輸入通道連接，而示波器CH2輸入端與信號發(fā)生器的“CH2電壓輸出”(fy信號，可調(diào))連接。

此時要求：示波器觸發(fā)源（24）拔到CH2處，垂直方式工作開關(guān)（34）拔到“x-y”；水平方式工作開關(guān)鍵（30）位于(X-Y)。XY波疊加功能輸入fx輸入fy五、實驗數(shù)據(jù)處理（P168～P169）【注意事項】1、在整個觀察波形過程中，注意每