雙臂電橋測低電阻試驗報告

1、基礎(chǔ)物理實(shí)驗報告學(xué)院： 國際軟件學(xué)院專業(yè)： 數(shù)字媒體技術(shù)2011 年 6月 衛(wèi) 日實(shí)驗名稱姓 名一、實(shí)驗?zāi)康亩?、?shí)驗原理三、實(shí)驗設(shè)備及工具陳魯飛年級/班級雙臂電橋測低電阻10級原軟工四班2010302580145四、實(shí)驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)五、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）六、實(shí)驗結(jié)果分析（實(shí)驗現(xiàn)象分析、實(shí)驗中存在問題的討論）12、實(shí)驗?zāi)康?了解測量低電阻的特殊性。2掌握雙臂電橋的工作原理。3用雙臂電橋測金屬材料（鋁.銅）的電阻率。、實(shí)驗原理例如用安培我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對低值電阻測量結(jié)果產(chǎn)生影響的。電路圖如圖1所示，表和毫伏表按歐姆定律 R= V/ I測量電阻Rx,圖2等效電路

2、圖1測量電阻的電路圖考慮到電流表、毫伏表與測量電阻的接觸電阻后，等效電路圖如圖2所示。由于毫伏表內(nèi)阻 Rg遠(yuǎn)大于接觸電阻R3和R4,因此他們對于毫伏表的測量影響可忽略不計, 此時按照歐姆定律 R= V/1得到的電阻是（Rx+ R1 + Ri2） o當(dāng)待測電阻 Rx小于1 乂時，就不 能忽略接觸電阻 R1和R2對測量的影響了。因此，為了消除接觸電阻對于測量結(jié)果的影響，需要將接線方式改成下圖3方式，將低電阻Rx以四端接法方式連接，等效電路如圖4。此時毫伏表上測得電眼為Rx的電壓降，由Rx = V/I即可準(zhǔn)測計算出 Rx。接于電流測量回路中成為電流頭的兩端（A、D），與接于電壓測量回路中稱電壓接頭的

3、兩端（B、C）是各自分開的，許多低電阻的標(biāo)準(zhǔn)電阻都做成四端鈕方式。圖3汨端實(shí)法電席ffl根據(jù)這個結(jié)論，就發(fā)展成雙臂電橋，線路圖和等效電路圖5和圖6所示。標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn 電流頭接觸電阻為 Rnl、Rin2，待測電阻RX的電流頭接觸電阻為 Rl、Rix2，都連接到雙 臂電橋測量回路的電路回路內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓頭接觸電阻為Ri、R n2，待測電阻Rx電壓頭接觸電阻為 氏、R2，連接到雙臂電橋電壓測量回路中，因為它們與較大電阻R、R 2、R、R相串連，故其影響可忽略。K%5或肖電惜電烙RR1R*i0 r心幷ij URni 卜碎囹首或臂電橋電路等效電路由圖5和圖6,當(dāng)電橋平衡時，通過檢流計 G的電流Ig =

4、 0, C 和D兩點(diǎn)電位相等, 根據(jù)基爾霍夫定律，可得方程組（1）Eg =厶盡+晶(1)JJi 痔 & - 5 (X + 碼)成立，貝U（ 2）式中第二解方程組得通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時調(diào)節(jié)尺、R 2、R3、R,使得 1 項為零，待測電阻 Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn的接觸電阻Rim、R ix2均包括在低電阻導(dǎo)線 R內(nèi),則有實(shí)際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，也很難完全做到。為了減?。?）式中第二項的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻Ri的阻值（RiVO.OOl），使（2）式第二項盡量小，與第一項比較可以忽略，以滿足式。三、實(shí)驗設(shè)備及工具本實(shí)驗所使用儀器有1.QJ36型雙臂電橋（0.02級）6.JWY型直流穩(wěn)壓電源

5、（5A15V、2.電流表（5A）、7.Rp電阻、3.直流復(fù)射式檢流計（C15/4或6型）8.0.001 二標(biāo)準(zhǔn)電阻（0.01 級）、4.超低電阻（小于0.001二連接線9.低電阻測試架（待測銅、鋁棒各一根）5.雙刀雙擲換向開關(guān)、千分尺、導(dǎo)線等。四.實(shí)驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)用雙臂電橋測量金屬材料（銅棒、鋁棒）的電阻率 國，先用（3）式測量Rx,再用1 將銅棒安裝在測試架上，按實(shí)驗電路圖接線。選擇長度為50cm,調(diào)節(jié)R, R為1000 調(diào)節(jié)R使得檢流計指示為0,讀出此時R的電阻值。利用雙刀開關(guān)換向， 正反方向各測量3組數(shù)據(jù)。2 選取長度40cm，重復(fù)步驟1。3.在6個不同的未知測量銅棒直徑并求D的平均值

6、。4計算2種長度的氏和Q,再求Q。5取40cm長度，計算測量值 的標(biāo)準(zhǔn)偏差。6.將銅棒換成鋁棒，重復(fù)步驟1至5。實(shí)驗電路實(shí)驗數(shù)據(jù):12345鋁棒直徑（mm）4.9914.9954.9984.9924.990銅棒直徑（mm）4.9844.9814.9864.9854.98840cm鋁棒接入電路時電 阻（0）75575075375175750cm銅棒接入電路時電 阻（0）2006200120102003200540cm銅棒接入電路時電 阻（0）16051610160816101607五.實(shí)驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果數(shù)據(jù)處理：根據(jù)電阻率的計算公式以及Rx的表達(dá)式可以得到：兀D2RRn 4LRi40cm鋁棒接入

7、電路時：鋁棒直徑平均值6Z Di- 口4991 +4995+4.992+4.998 十4990+4.995,D = m m = 4.995m m6 6測量所得電阻的平均值6送R- 755 +750+753+751+757 +750小 小R -一- 75426 6那么計算得2 c HD RRn_8cP3.6810 Q m4LRi50cm銅棒接入電路時：銅棒直徑平均值_ Z DiD= = 4.985mm6測量所得電阻的平均值6送RR = -20066那么計算得2二 D RRn4LRi=7.79 10 m40cm銅棒接入電路時： 銅棒直徑平均值6Z DiD =4.985mm6測量所得電阻的平均值6_

8、送R 1609門6那么計算得_2 -:D RRn4LR,=7.85 10 斗m直徑D的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為? (D -Di)2RD)= n 1=0.003mm取P=0.95，查表得t因子tp=2.57，那么測量列D不確定度的A類評定為tP =0.003mmJn儀器(千分尺)的最大允差儀=0.001mm，按照正態(tài)分布算，測量列的不確定度的 B類評定Aub(D)0.0003mmC那么合成不確定度U(D) =”tP 晉2 +kPUB(D)2 =0.003mm,P =0.95電阻 R 的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為八(R -Ri)=R) = n -1-2.1取P=0.95,查表得t因子tp=2.57 ,那么測量列R不

9、確定度的A類評定為2儀器（電阻箱）為 較精確，因此認(rèn)為 那么合成不確定度kpUB(R)2=2 P = 0.95tp刈S0.02級，那么儀=1608 X 0.02% Q =0.32 Q,考慮到人的判斷相對來說比 uB （ R） = 儀=0.32 Q。又有 U (Rn) =0.01% X 0.001 Q =1 X 10-7q U ( R1) =1000 X 0.02% Q =0.2 Q U ( L) =2mm根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有：巴JUDD譏陽會U(L)2U(R)2L R1 那么=0.089于是最終結(jié)果寫成：-二U (D =(7.84 _0.089) 10m, P=0.95六、實(shí)驗結(jié)果分析

10、實(shí)驗小結(jié)：1、從實(shí)驗結(jié)果來看，實(shí)驗數(shù)據(jù)比較好，兩次銅棒的測量所得電阻率比較接近。2、實(shí)驗過程中應(yīng)該注意對儀器的調(diào)零和保護(hù)。3、實(shí)驗中測量同一組量時注意保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，不可中途拆卸，否則會造成比較大的系統(tǒng)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、5、本實(shí)驗原理比較簡單，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 一致。注意事項：1. 先將鋁棒（后測銅棒）安裝在測試架刀口下面，端頭頂?shù)轿宦萁z擰緊。2. 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注意電壓頭接線順。3. 檢流計在X1和X0.1檔進(jìn)行調(diào)零、測量，不工作時撥到短路檔進(jìn)行保護(hù)誤差分析：1、由于檢流計對儀器穩(wěn)定性有很高的要求，而在實(shí)驗中很難做到。2、R2/R仁R3/R并不是嚴(yán)格成立的。3、鋁棒不是很直，長度測量有偏差，但誤差分析是無法計算。思考題：1在測量時，如果被測低電阻的電壓頭接線電阻較大（例如被測電阻遠(yuǎn)離電橋，所用引線過 細(xì)過長等），對測量準(zhǔn)確度有無影響？由于電壓頭支路上存在大電阻（一般大于1000 Q）,接線電阻如果相對于大電阻仍然比較小，與大電阻串聯(lián)時，阻值也是高階無窮小量（一般情況下），其影響仍然