開爾文法測電阻(實驗).doc

實驗用開爾文雙電橋測低電阻單電橋橋臂上的導(dǎo)線電阻和接點處的接觸電阻約為10-3量級。由于這些附加電阻與橋臂電阻相比小得多，故可忽略其影響。但若用它測以下的電阻時，這些附加電阻對測量結(jié)果的影響就突出了。開爾文雙電橋可用于測量10-6的電阻，有效地消減了附加電阻的影響?！绢A(yù)習(xí)重點】（）四端電阻的電流端和電壓端的含義及其在電路中避免附加電阻影響的原理。（）雙電橋測低電阻的原理和方法。（）型直流復(fù)射式檢流計的使用（參閱本實驗附錄）?！緝x器】開爾文雙電橋、直流穩(wěn)定電源（該電源為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，實驗時按穩(wěn)流源使用）、檢流計、標準電阻、待測電阻等?！驹怼浚╇p電橋線路結(jié)構(gòu)及消減附加電阻影響的原理圖（）、（）為雙電橋線路結(jié)構(gòu)及其等效電路。雙電橋在線路結(jié)構(gòu)上與單電橋有兩點顯著不同：待測電阻x和橋臂電阻N（標準電阻）均為四端接法；增加兩個高阻值電阻3、4，構(gòu)成雙電橋的“內(nèi)臂”。圖雙電橋及其等效電路四端電阻外側(cè)的兩個接點稱為電流端，通常接電源回路，從而將電流端的附加電阻折合到電源回路的電阻中。圖中，1、1兩接點的附加電阻折入了電源內(nèi)阻。1、3兩接點用短粗導(dǎo)線相連，設(shè)1、3間附加電阻為。后面將證明，若1、2、3、4及N滿足一定條件，即可消減對測量結(jié)果的影響。四端電阻內(nèi)側(cè)的兩個接點稱為電壓端，通常接高電阻回路或電流為零的補償回路。圖中，2、2端接觸電阻分別并入1、2；2、4端接觸電阻分別并入3、4。由于1、2、3、4本身電阻很高，所以這些附加電阻對它們的影響甚微。此外，電壓端之間的部分即為低電阻本身，無另外的連接導(dǎo)線，故有效地消除了導(dǎo)線電阻的影響。）雙電橋的平衡條件調(diào)節(jié)平衡，就是調(diào)節(jié)電阻1、2、3、4和N，使、兩處等電位，檢流計電流g。由圖（）中所示電流方向，考慮到11，22，33，44，可列出方程聯(lián)立求解得（）雙電橋在結(jié)構(gòu)上盡量做到使上式第二項滿足，故（）式（）就是雙電橋的平衡條件。只要待測低電阻按四端接法接入測量，就可像單電橋那樣用式（）計算x了。）型直流單、雙電橋的結(jié)構(gòu)及使用圖型電橋電路雙電橋形式、結(jié)構(gòu)及使用雖多種多樣，但其原理是一樣的。圖和分別為型單雙電橋的線路及其作為雙電橋使用時的面板接線圖。電橋等級：.；量程：雙橋為10-5102，單橋為106；保證準確度等級的測量范圍：10-3105。外接標準電阻N.和N.，.級。示零器為外接型檢流計。圖雙電橋面板接線圖中可變電阻1、3采用同軸調(diào)節(jié)的兩個相同的位（.、.、）十進電阻箱，這樣無論轉(zhuǎn)盤位于何處，都能保證13。2、4是兩個可獨立調(diào)節(jié)的進擋（10、102、103、104）電阻箱，調(diào)節(jié)24，從而保證在使用過程中始終成立。使用時應(yīng)首先根據(jù)x的粗估值設(shè)定1、2的初值。將式（）改寫為，可知相當(dāng)于單電橋的倍率，1相當(dāng)于測量盤的示值。與單電橋一樣，根據(jù)x的數(shù)量級選定的，應(yīng)保證1的個旋鈕都用上（即保證位有效數(shù)字）。型電橋作為雙電橋使用時，其示值誤差限其中：；為等級指數(shù)；為基準值。圖是型電橋作為單電橋使用時的接線圖。注意，“標準”接線端要用短路片短路。調(diào)節(jié)3（1）使電橋平衡，則倍率24的選擇原則也是要保證3的個旋鈕都用上。圖單電橋面板接線使用中應(yīng)注意兩點：初值選定后，應(yīng)采用“躍接”法啟閉面板上的“通”鍵來觀察光標的偏轉(zhuǎn)情況；注意型檢流計的正確使用。調(diào)節(jié)電橋平衡應(yīng)從檢流計最不靈敏的.擋開始，逐步過渡到擋?！緦嶒炓蟆浚ǎ┯秒p電橋測黃銅片電阻。（）按圖接線。經(jīng)檢查后接通電。電源要按恒流源使用，電流調(diào)節(jié)為.。（）根據(jù)實驗室提供的粗估值選定1、2（4）值。（）依次測量黃銅片長為、時的電阻。（）用雙電橋測康銅絲電阻。注意要根據(jù)康銅絲的粗估值重新選定1、2（4）的初值。（）用單電橋測康銅絲電阻。（）按圖接線，電源按恒流源使用。（）根據(jù)康銅絲阻值范圍和測量公式選定24及3的初值，然后接通電源測量。（）數(shù)據(jù)處理。（）寫明主要儀器的名稱、型號、級別，并把原始數(shù)據(jù)整理成表格。（）用作圖法求黃銅片的電阻率。用坐標紙畫x圖。依據(jù)電阻率公式，由圖線斜率求出。銅片截面數(shù)據(jù)由實驗室提供。（）取時的測量數(shù)據(jù)估算的測量不確定度及單、雙電橋測康銅絲電阻的測量不確定度。【思考題】（）使用同一準確度等級的單、雙電橋測同一電阻，哪一種電橋測量結(jié)果更大一些？為什么？（）圖（）、（）分別表示用伏安法測一低電阻（兩端接法）的示意電路及其等效電路。、兩接線柱間金屬棒的電阻為待測電阻；1、2是電流回路附加電阻；3、4是接入電壓表的附加電阻。試證測量結(jié)果12。（提示：伏特計內(nèi)阻比圖中其他電阻大若干個數(shù)量級）圖伏安法測兩端接法低電阻（）圖（）、（）分別表示用伏安法測四端接法低電阻的示意電路及其等效電路。2、2之間的金屬棒為待測電阻，附加電阻的意義同上題。試證測量結(jié)果（不考慮測量誤差）。并由證明過程說明1、1稱為電流端，2、2稱為電壓端的原因。圖伏安法測四端接法低電阻（）實驗中所用標準電阻為什么電流端接線柱比電壓端接線柱大？（）若用伏安法測量.左右的兩端接法的低電阻，實驗室提供的接線柱可用墊片和螺絲把毫伏計、毫安計、電源等的引線壓接在一起。試問在被測電阻兩端的接線柱上各引線從上到下怎樣的次序較為合理？畫出一個接線柱的示意圖說明之。（）如用雙電橋測電阻x時，將x的電流端和電壓端內(nèi)外接反了（電流方向未錯），標準電阻N未接反，對測量結(jié)果有何影響？（）一電阻x.，若用型雙電橋測量時，2應(yīng)選多大？1（3）的初值選多大？若x約10-5，用型單電橋測量，2、4各選多大