雙臂電橋測(cè)低電阻實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2

1、. 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 3日 年 6 月 專業(yè)： 數(shù)字媒體技術(shù) 學(xué)院：2011 國(guó)際軟件學(xué)院 雙臂電橋測(cè)低電阻實(shí)驗(yàn)名稱 2010302580145 號(hào)10級(jí)原軟工四班 名 陳魯飛 年級(jí)/班級(jí)學(xué)姓 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等） 二、實(shí)驗(yàn)原理 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)中存在問題的討論） 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解測(cè)量低電阻的特殊性。 2.掌握雙臂電橋的工作原理。 。銅）的電阻率用雙臂電橋測(cè)金屬材料（鋁.3.二、實(shí)驗(yàn)原理 例如用安培我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對(duì)低值電阻測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的。，RxRVI所示，電路圖如圖測(cè)

2、量電阻表和毫伏表按歐姆定律 1 所示慮到電流表、毫伏表與測(cè)量電阻的接觸電阻后，等效電路圖如 因此他們對(duì)于毫伏表的測(cè)量影響可忽略不計(jì)由于毫伏表內(nèi)R遠(yuǎn)大于接觸電ii3 IRV時(shí)，就不1。當(dāng)待測(cè)電阻Rx小于+ R得到的電阻是（Rx+ R）此時(shí)按照歐姆定律i2i1 對(duì)測(cè)量的影響了。和R能忽略接觸電阻Ri2i1將低電 3方式，因此，為了消除接觸電阻對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響，需要將接線方式改成下圖的電壓降，由Rx以四端接法方式連接，等效電路如圖Rx 4 。此時(shí)毫伏表上測(cè)得電眼為阻，與接于電壓、D)。接于電流測(cè)量回路中成為電流頭的兩端Rx = V/I即可準(zhǔn)測(cè)計(jì)算出Rx(A許多低電阻的標(biāo)準(zhǔn)電阻都做成四端鈕方C)、是

3、各自分開的，(B測(cè)量回路中稱電壓接頭的兩端。 式 ;. . Rn標(biāo)準(zhǔn)電阻6所示。根據(jù)這個(gè)結(jié)論，就發(fā)展成雙臂電橋，線路圖和等效電路圖5和圖，都連接到雙、R ，待測(cè)電阻Rx的電流頭接觸電阻為R電流頭接觸電阻為R、R ix2in2in1ix1電壓Rx、R ，待測(cè)電阻R臂電橋測(cè)量回路的電路回路內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓頭接觸電阻為n2n1、RR 頭接觸電阻為R、R，連接到雙臂電橋電壓測(cè)量回路中，因?yàn)樗鼈兣c較大電阻2x2x11 相串連，故其影響可忽略。RR、3兩點(diǎn)電位相等 = 0, 由和，當(dāng)電橋平衡時(shí)，通過檢流的電根據(jù)基爾霍夫定律，可得方程組 ;. . (1) 解方程組得 (2) ）式中第二R，使得成立，則（2、

4、通過聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)調(diào)節(jié)RR 、R、 321內(nèi)，R 均包括在低電阻導(dǎo)線R和標(biāo)準(zhǔn)電阻項(xiàng)為零，待測(cè)電阻RxRn的接觸電阻R、ix2in1i則有 (3) 式中實(shí)際上即使用了聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，也很難完全做到。為了減小(2) 式第二項(xiàng)盡0.001第二項(xiàng)的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻R的阻值(R)，使(2)ii 式。量小，與第一項(xiàng)比較可以忽略，以滿足(3)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工 本實(shí)驗(yàn)所使用儀器有 、0.02型雙臂電橋（級(jí)） 6.JWY型直流穩(wěn)壓電源 （5A15V）1. QJ36 電流表（5A）、 7.R電阻、2.P 標(biāo)準(zhǔn)電阻（ 或 直流復(fù)射式檢流計(jì)（C15/46型） 8.0.001 級(jí)）、0.013. 低電

5、阻測(cè)試架（待測(cè)銅、鋁棒各一根）0.001 4.超低電阻（小于 連接線 9.、 、千分尺、導(dǎo)線等。 5.雙刀雙擲換向開關(guān)、四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù) ;. . 再用3）式測(cè)量Rx,用雙臂電橋測(cè)量金屬材料（銅棒、鋁棒）的電阻率，先用（ 。 求 為R將銅棒安裝在測(cè)試架上，按實(shí)驗(yàn)電路圖接線。選擇長(zhǎng)度為50cm，調(diào)節(jié)R，121 利用雙刀開關(guān)換向，的電阻值。讀出此時(shí)R，1000，調(diào)節(jié)R使得檢流計(jì)指示為0組數(shù)據(jù)。3正反方向各測(cè)量 。重復(fù)步驟12選取長(zhǎng)度40cm, 的平均值。D3在6個(gè)不同的未知測(cè)量銅棒直徑并求 。 計(jì)算42種長(zhǎng)度的 和，再求 。的標(biāo)準(zhǔn)偏差取540cm長(zhǎng)度，計(jì)算測(cè)量值 。516將銅棒換成鋁棒，重復(fù)步

6、驟至 實(shí)驗(yàn)電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： ;. . 鋁棒直徑 mm）（銅棒直徑 （mm）40cm鋁棒接入電路時(shí)電 阻（?）50cm銅棒接入電路時(shí)電 ）?阻（40cm銅棒接入電路時(shí)電 ?）阻（ 數(shù)據(jù)處理：根據(jù)電阻率的計(jì)算公式以及 40cm鋁棒接入電路時(shí)：鋁棒直徑平均值6?Di41?i?D6測(cè)量所得電阻的平均值6?Ri7551i?R?6 那么計(jì)算得2?RDRn?LR41銅棒接入電路時(shí)：50cm銅棒直徑平均值1 2 3 4 5 4.991 4.995 4.998 4.992 4.990 4.984 4.981 4.986 4.985 4.988 755 750 753 751 757 2006 2001 2010 2

7、003 2005 1605 1610 1608 1610 1607 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果五 的表達(dá)式可以得到：Rx2?RRDn?LR4 1 995.?4998?4.990?.9914.995?4.9924.mm9954.mm? 6 750?751?757?750?753?754? 6 8?m?.36810 ;. . 6?Di1i?mm985D?4.? 6 測(cè)量所得電阻的平均值6?Ri1i?R?2006 6 那么計(jì)算得2?RDR 8?n?m?10?7?.79?LR41 40cm銅棒接入電路時(shí)： 銅棒直徑平均值6?Di1i?mm.?985?4D 6 測(cè)量所得電阻的平均值6?Ri1i?1609R? 6

8、 那么計(jì)算得2?RRD 8?n?m?.?85?10?7LR41 的測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)差為直徑D?2)?D(Dii?)(D1?n mm.003?0 A類評(píng)定為=2.57，那么測(cè)量列D不確定度的P=0.95取，查表得t因子tP?)(D mm003?0.tPn 類評(píng)定B的最大允差=0.001mm，按照正態(tài)分布算，測(cè)量列的不確定度的儀器（千分尺）儀?mm0003?0u(D)?. BC 那么合成不確定度?)D(2295.P?0)003?0.mm(UD)?t,(?kuD 的測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)差為電阻RBPP6?2)RR(?ii?(R)1?n ?2 AR=2.57ttP=0.95取，查表得因子，那么測(cè)量列不確定度的類評(píng)

9、定為P;. . ?)R( ?t?2Pn，考慮到人的判斷相對(duì)來說比0.02%=0.32儀器（電阻箱）為0.02級(jí)，那么=1608儀 =0.32。（R）=較精確，因此認(rèn)為uB儀 那么合成不確定度?)R(22950.?,P?ku(U(R)?tR)?2? BPP6-7 =110又有U（R）=0.01%0.001n =0.20.02%=1000U（R）1=2mm L）U（ 根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有：?)RU()R)U(U(UR)U(D)U()L222222n1?4?RLRRD 1n 那么)RU()(R()U(R)L)UUU(D22222?n1?(U)?4?RRLRD 1n=0.089 于是最終結(jié)果寫

10、成：8?950.P?m?84?0.089)10,?7?U()?(. 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)小結(jié)： 1、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較好，兩次銅棒的測(cè)量所得電阻率比較接近。 2、實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)該注意對(duì)儀器的調(diào)零和保護(hù)。 實(shí)驗(yàn)中測(cè)量同一組量時(shí)注意保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，不可中途拆卸，否則會(huì)造成比較大的系統(tǒng) 3、 。誤差（特別是銅棒和鋁棒裝好后不要多次改變刀口的松緊） 4、本實(shí)驗(yàn)原理比較簡(jiǎn)單，但電路圖連接比較復(fù)雜，特別是電阻的四端接法應(yīng)注意正負(fù)極的 5、 一致。 注意事項(xiàng) ： 安裝在測(cè)試架刀口下面，端頭頂?shù)轿宦萁z擰緊。(后測(cè)銅棒)1先將鋁棒 按線路圖電流回路接線，標(biāo)準(zhǔn)電阻和未知電阻連接到雙臂電橋時(shí)注意電壓頭接線順。2 。 和檢流計(jì)在3X1X0.1檔進(jìn)行調(diào)零、測(cè)量，不工作時(shí)撥到短路檔進(jìn)行保護(hù) ;. . 誤差分析： 、由于檢流計(jì)對(duì)儀器穩(wěn)定性有很高的要求，而在實(shí)驗(yàn)中很難做到。1 R2/R1=R3/R并不是嚴(yán)格成立的。2、 鋁棒不是很直，長(zhǎng)度測(cè)量有偏差，但誤差分析是無法計(jì)算。3、 思考題：在測(cè)量時(shí)，如果被測(cè)低電阻的電壓頭接線電阻較大（例如被測(cè)電阻遠(yuǎn)離電橋，所用引線過1 細(xì)過長(zhǎng)等），對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度有無影響？，接線電阻如果相對(duì)于大電阻仍然比1000）由于電壓頭支路上存在大電阻（一般大于，其影響仍然可以忽略不計(jì)，較小，與大電阻串聯(lián)時(shí)，阻值也是高階無窮小量（一般情況下）