直流电桥2010-2013讨论记录

老师，我在做RA/RB对电桥灵敏度影响的时候，发现测出RS后要在短时间内测RS'，如果间隔时间较长则会看到测RS'前指针已经偏离零刻度线了，这是为什么？谢谢！—邬开宬

电路情况发生变化了啊，很多实验中都有类似现象，不及时测量，导致条件发生变化，比如温度，比如电流，比如频率，都会有微小变化，使得实验结果发生改变。 — 高渊 2013/12/17 18:25

老师，您好！我一直想问一问实验结论要写些什么？好像我每次写的都不全面。谢谢！—吴修亿

针对实验目的和实验内容，有“结”，有“论”。 — 高渊 2013/12/14 23:26

http://phylab.fudan.edu.cn/lib/exe/fetch.php?media=how_to_write_a_lab_report_1_.pdf,可以参考这篇指导找找答案 — Hongying Yao 2013/12/17 21:55

老师，您好！我查到的资料说检流计灵敏度与内阻的平方成正比，但实际是将保护电阻与之并联调节，这样的效果不是不明显吗？还有就是刚刚编辑页面的时候不小心把上一部分的资料弄得没法链接了，真对不起。—陈英伦

这个内部并联的保护电阻是构成我们使用检流计的一部分，你查的资料中提到的检流计估计也不是我们所用的这个型号吧。链接我改回来了。 — 高渊 2013/12/09 12:42

老师，在实验分析的时候，对于实验1的用公式分析Ra/Rb与M的关系时，公式中的Rg要不要考虑为实际的Rg(Rg+RaRb并联+RsRx并联)？这样算出的结果好像并不是Ra/Rb=1时M最大。 — 刘师学 2013/11/25

不需要考虑，我不知道你是怎么算的，但实验结果和理论应该很匹配，很符合Ra/Rb=1时M最大的。 — 高渊 2013/11/26 10:14

老师你好，实验操作中只要求调节Rs测得Rs的改变量来算的Rs的B1类不确定度，但对Ra，Rb没有类似操作要求，在计算不确定度时，Ra和Rb是不是只需考虑B2类不确定度？—王阳 2013/11/09 12:47

请参考下面宋彪同学于2013/10/22 23:35提出的问题以及后面的相关讨论和回答；另外，编辑的格式和时间顺序请注意，否则会造成页面混乱。 — 高渊 2013/11/10 15:11

根据所给电阻有效数字位数确定的所给资料，我感觉注意事项中“电阻R的有效数字一般只取四位”应该删去，这个与补充材料中得介绍不符合，对于固定电阻的有效数字是考虑其绝对误差，而对于调节电阻是根据实验中具体现象而定的，不一定限定在4位有效数字！ — 宋彪 2013/10/16 18:53

只是针对我们实验中所用的待测电阻阻值的大小给大家的一个建议，正因为实际调节中要看具体情况，所以加了“一般”两个字。 — 高渊 2013/10/17 09:55

好吧，因为实验有效数字问题纠结了很久呢，不过最后并没有按照四位来，主要是参考资料里面的方法 — 宋彪 2013/10/19 20:46

老师您好，关于数据处理中不确定度得计算，对于RĄ而言它的仪器不确定度可以根据不确定限度除以根号三，可是实验中最后精度最高时RA数值是由我们在第一组实验（RA/RB）给定求精度高时得RX，再在第二组，又由第一组的RX及实验给定的RA/RX所得到的，那么它的测量不确定度是不存在还是根据第二次反推RA的公式用合成公式呢？但是书上给的合成公式求得是标准不确定度。也就是说精度最高时RA的不确定度是合成公式计算还是只包括一个仪器不确定度？ （PS：如果用合成公式就要把RA的不确定度表示为RX不确定度得函数，那么过程很繁琐，所以目前个人感觉应该是直接用RA的测量不确定度来表示RA的标准不确定度）— 宋彪 2013/10/16 18:12

最后算RX不确定度时是用三个内容中M最高的那一组数据，只需要算这一次RA、RB和RS的不确定度再进行传递即可，不繁琐啊，或者你说的我没看明白？实在是写得比较复杂，建议到实验室找我或者802的其他几位带课老师讨论。 — 高渊 2013/10/17 10:05

我是按照合成公式算的，不过在计算RA的不确定度的时候十分疑惑，因为对于电阻的测量不确定度B1的算法存在疑惑 — 宋彪 2013/10/19 20:46

存在疑惑很正常，提醒一下，由于调节或者操作方式的不同，电阻RA（或RB）和RS的不确定度算法是不一样的。 — 高渊 2013/10/21 13:02

对于RS我是按照书本所给公式计算的，可是RA的测量不确定度还是没弄明白，因为RS的公式不适用于RA了，RS的UB1是让检流计偏转一个分度对应电阻变化一个ΔRS再乘以1/10,实验中是用M最高一组计算RA是确定的，那么RA的测量不确定度UB1是由仪器的分度决定吗？ — 宋彪 2013/10/22 23:35

或许给你批改报告的老师已经给你提示了，RA和RB的测量不确定度（是UB1，因为就只测了一次不是UA），那么既然是测量不确定度，得有测量这个步骤或者动作吧，在计算最终不确定度所用的这一组数据的测量环节中有这个步骤吗？我们只是把它们设置成多少阻值，然后只是调节RS，那你考虑一下RA和RB的测量不确定度UB1应该是多少来着？ — 高渊 2013/10/23 14:44

我的困惑也在这里，明明RA和RB是实验给定的并没有要我们去具体测量，所以我报告上直接认为测量不确定度为0，仅仅用仪器不确定度去表示RA和RB的总不确定度了。实验报告我的只有一个得分，因为骨折腿脚不便没能去找您讨论。准备等几次实验差不多以后再把自己还没弄明白的来请教老师。。。。。 — 宋彪 2013/10/26 11:16

得分当然只有一个， 要看批改有没有指出对错，或者你是说缺乏评语或者批注？第十周是讨论课，可以和同学老师讨论的。 — 高渊 2013/10/27 21:24

实验报告我下次讨论课会提出自己的疑问的，谢谢老师！

老师您好，关于电阻有效数字的确定问题，网站上所给资料说“电桥调节完全平衡后，比较臂电阻的示数为3280.0Ω，但若在调节过程中发现，当调节电阻箱的X1档和X0．1档，指示数在O～9之间任意变化时，都观察不到平衡指示仪有偏转，这时比较臂电阻的有效数字应确定为3.28×10^4Ω，而不是按电阻箱精度所确定的3.280×10^4Ω，……”，请问原因是什么呢? — 宋彪 2013/10/14 23:07

调节X10档达到平衡，调节X1和X0.1档指针无任何轻微变化，那X1和X0.1档上的数字已经不能体现出电阻不确定度的大小了，怎么能随意写个0呢，就好比数字表的个位上数字在跳，那在个位上已经有不确定度了，那小数点后第一位甚至第二位的数字当然就不用写了。 — 高渊 2013/10/15 12:21

老师您好，我想问一下电阻的不确定度计算时，仪器的分度值是取十分之一吗？ — 陈洪平 2013/10/07 20:38

是的，这个在书本P166“3.电桥的测量不确定度”一节中有详细介绍。 — 高渊 2013/10/07 20:52

老师您好，实验中有一步是“选择一组数据计算不确定度”。我想问的是，其中的u（RA）是等于电阻箱接入电路的电阻的不确定度限值a处以根号三吗？这个不确定度限值和B1类不确定度以及B2类不确定度有什么联系？谢谢。 — 周易铖 2013/10/06 16:57

应当是选择灵敏度最高的一组数据计算不确定度；不确定限值a是用来算B2类不确定度的，然后再考虑一下u（RA）用什么来合成，这位同学数据处理课的内容需要再去复习一下啊。 — 高渊 2013/10/06 20:38

可是我想知道电阻箱单次读数的A类不确定度和B1类不确定度如何确定呢？ — 周易铖 2013/10/09 23:10

单次读数还会有A类不确定度吗？至于B1类不确定度，和上面陈洪平同学的问题一样去看书本P166“3.电桥的测量不确定度”一节中的介绍。 — 高渊 2013/10/10 11:37

老师，你好，请问若不用基尔霍夫定律计算，怎样定性分析桥臂比例，电源电压对电桥灵敏度的影响？——李虹岐 2012/10/30

同学你是问不用基尔霍夫定律如何推导灵敏度公式？实验教材上推导的更详细过程从下面原媛老师提到的“复旦大学出版社出版的《大学物理实验》教材”中就有，可以查阅，不过作为实验我们对推导不作要求，然后结合本实验，又定性又定量啊。 — 高渊 2012/11/02 14:59

老师您好，网站上给出的求电阻箱的不确定度限值a和书上12页给出的公式不一样，书上的公式中十位乘0.2%，个位乘0.5%，小数点后一位乘5%，并且书上电阻箱型号也是ZX21，请问这是怎么回事？ — 薄淳鹤 2012/11/22 19:28

经过查看实验室现有电阻箱上的铭牌，结果如下：实验室现在用的是X21A型电阻箱，各档等级当然与网站上面和书上的都不一样，所以同学们在该实验报告中计算电阻不确定度的时候请记录下实验室所用电阻箱上的各档等级（桌上告示牌中也标明了），网站上的例子中后面一句少写了一个A，书上的只是例子供参考；然后呢我又翻出了一个老的ZX21的电阻箱，发现上面标的等级数值与书上P12页标的也不一样，同样的型号，等级值不一样，但有规律，书上例子中ZX21的等级值最大（书老啊，当年所用电阻箱大概就是这些值），实验室ZX21的居中，现用ZX21A的最小，说明这电阻箱的不确定度限值变小了，质量提高了嘛，这是好事，虽然我对现在不少仪器生产厂商的人品表示怀疑。 — 高渊 2012/11/27 10:40

呵呵，原来如此。谢谢老师！

老师你好，做完实验后我还是不太明白为什么RA/RB=1时直流电桥的灵敏度明显比RA＞＞RB或RA＜＜RB时强。是因为当电阻值差不多时，电桥各处的电流、分压情况相当，达到＂平衡＂，所以当有一处电阻值改变时，整个直流电桥都会受到较大的影响么？——龙凯诗2012年12月13日

可以这么说，当然教材P165上包含RA/RB的灵敏度公式也可以证明得到当RA=RB时，电桥灵敏度最大。 — 高渊 2012/12/13 10:04

老师您好！在预习实验中我遇到了一些问题，希望可以和您讨论一下。在直流电桥实验中，书上要求我们测算出不同条件下（不同的桥壁比、不同的电源电压等）Rs测量量的不确定度（B1类不确定度），但是为什么不要求我们通过书上第二章的理论合成出待测电阻Rx的不确定度呢？还有，书上第二章提供的2个合成公式均不适用于此实验中Rx不确定度的合成。公式一（多次测量时适用）表达为U(X)={[uA(x)]^2+[uB2(x)]^2]}^0.5，未涉及到uB1(x)；而公式二是单次测量才适用的。我不太明白其中的道理和究竟应该如何处理本实验中各个测得物理量的不确定度，望您指教。谢谢！——袁侃（113-0711-0172��

你的问题很好!实验要求选出一组数据，计算出Rx并且计算出Rx的不确定度，用乘除法的误差传递公式计算。 — Hongying Yao 2012/03/08 23:20

老师你好，今天做了直流电桥实验，有一点数据处理上的问题。首先，书上说这种型号的电阻箱有效数字不超过4个，那么我读出的电阻有效数字是应该不超过四位，但三位两位也行，还是都读作四位呢？另外，在计算Rs的微小变化量时，得出的位数不一样，按照除法的规则，算出的灵敏度分别得出一位两位至四位有效数字都有，这样是不是正确呢？—–11307110124毛中天

可以读出6位有效数字，比如20000.0，但是由于不确定度的关系，误差在十位上，所以最终有效数字最多为4位。当然可以读出3位、2位的，如200和20。灵敏度可以有相应的不同位有效数字的。 — Hongying Yao 2012/03/08 23:22

>老师您好，我想问一下实验书中所说的“求不确定度的b1类法”，不确定度是指次出来的误差范围吗？还有那个十分之一是怎么求出来的？

同学，首先建议你在提问后面署名，可以直接点击编辑框上面的倒数第二个命令按钮！另外，你的问题中应该有错字。
根据不同的成因，不确定度分三类，A1, B1和B2，具体各是什么，书上有明确的定义。其中B1类是指单次测量时的估读不确定度，根据测量条件的不同，可以以最小分度的1/2，1/5和1/10为单位来估读（具体选哪一种请参阅书本，实验时应说明是怎么估读的）；这就是十分之一的来源。 — 乐永康 2011/09/11 17:42

为什么检流计上并联的电阻是根据什么原理保护检流计的，我想后好像和书上的正好相反，我不知道我错在了哪里，如果保护电阻值大，则电流小，那检流计也不灵敏啊，求老师解答！

保护电阻的连接方式分两种：串联和并联。你分析的是串联接法吧？实验中的连接方法是并联。建议你再深入分析一下：串联和并联这两种接法各有什么优缺点。 — 乐永康 2011/09/11 17:42

老师好！该实验中电阻箱的不确定度计算公式好特别，它是怎样得到的？有怎样的物理意义呢？ — 徐晓晓 2011/11/26 23:19

也没怎么特别啊，只是由于电阻箱有很多档位，不同档位的精度不一样，所以不确定度限值a要根据所调节到的电阻值来计算，不像大部分仪器给出一个固定的a值而已。

请问老师在使用直流稳压电源时，调节“C.C”旋钮，使“C.V”旋钮的红色指示灯变亮，是什么意思？

对于实验室所用的QJ2002A可调式直流恒压恒流电源，当电源处于C.V（constant voltage）工作状态时，该电源作为一个恒定的电压源，此时电源能允许通过的最大电流可通过C.C旋钮来调节，调节范围0~2A，以确保电源能够在额定功率允许的范围内正常工作。如果一次测量中流过电源的电流超过该保护电流，则电源被短路，此时C.C旋钮的指示灯亮，电源处于恒流工作状态。这时需首先检查电路，确认电路中无短路出现，然后可调节C.C旋钮，调大保护电流使电源处于恒压工作状态。当电源处于C.C（constant current）工作状态时，该电源作为一个恒定的电流源，此时电源能输出的最大电压可通过C.V旋钮来调节，调节范围0~20V。 — 原媛 2010/05/19 12:06

我想请问下老师，桥臂比和电桥灵敏度的关系是不是并非简单的正相关或者负相关？因为跟同学讨论以后发现，做出来的电桥灵敏度最高时的Ra/Rx不一样。相关资料里面似乎也不是Ra=Rb时灵敏度最高，但是推导过程我不是很能理解，是否有什么简单一点的公式？

我们在实验室测得的三部分数据分别针对电桥灵敏度M近似表达式中的三个变量来进行研究；以这个表达式为基础采用控制变量的方法分别对每个变量进行分析；每个同学所用的实验仪器，以及各自的估读误差不同，测得的结果也会出现不同，所以希望同学先从理论公式着手进行结论的推导，进而对自己所测得的实验数据进行分析。至于这个近似表达式的推导过程可参考复旦大学出版社出版的《大学物理实验》教材，里面有较为详细的推导过程，不过我们对这个推导过程不做要求。 — 原媛 2010/09/25 14:24

请问下老师，ZX21A型电阻箱的不确定度a的计算方法与参考资料里给的不一样是怎么回事？以哪一个为准呢？

ZX21A型电阻箱的不确定度限值a是按照课本上绪论部分的例子来计算的，具体的计算例子在告示牌上也有给出。 — 原媛 2010/09/25 14:31

老师您好我有一个地方不是很明白，测量Rs'的时候要注意观察调节使得电流表指针正好偏转一小格，是否可以测量偏转更多小格的 Rs' 然后 再除以偏转的分度值（格数）呢。这样算出来的应该是一样的么？而且由于偏转更多不是应该更精确么？

结果是不一样的。因为：第一，电桥灵敏度的定义是在检流计有微小变化量的前提下给出的；第二，通过基尔霍夫定律推导可以发现，流过检流计的电流与该检流计的电阻并不是简单的线性关系，所以不能“测量偏转更多小格的 Rs' 然后 再除以偏转的分度值（格数）”。 — 原媛 2011/05/23 11:25