雙臂電橋測低電阻實驗報告材料

1、基礎(chǔ)物理實驗報告學(xué)院： 國際軟件學(xué)院專業(yè)： 數(shù)字媒體技術(shù)2011年_6_月_3日實驗名稱姓 名一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理三、實驗設(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、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）六、實驗結(jié)果分析（實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）12Rj4、實驗?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R

2、x,圖2等效電路圖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+ Ri1 + 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/1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

3、回路中稱電壓接頭的兩端（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。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。5或習(xí)電惜電烙圖。雙賢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 = 0, C 和D兩點電位相等,根據(jù)基爾霍夫定律，可得

4、方程組（1）邛二厶&T十鼻石* =厶盡+（厶-厶）氏=右（盡+氏J ）(1)解方程組得通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時調(diào)節(jié)Ri、R 2、F3、R 使得成立，則（2）式中第二項為零，待測電阻 Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn的接觸電阻Rni、R ix2均包括在低電阻導(dǎo)線 R內(nèi), 則有實際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，也很難完全做到禺皿二鳥仏。為了減小式中第二項的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻R的阻值（Ri 0.001匠），使 式第二項盡量小，與第一項比較可以忽略，以滿足 （3）式三、實驗設(shè)備及工具本實驗所使用儀器有1. QJ36型雙臂電橋（0.02級） 6.JWY型直流穩(wěn)壓電源（5A15V、2. 電流表（5A）、7.Rp電

5、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13.在6個不同的未知測量銅棒直徑并求D的平均值4 計算2種長度的和風(fēng)再求八5取40cm長度

6、，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實驗電路實驗數(shù)據(jù):12345鋁棒直徑（mm4.9914.9954.9984.9924.990銅棒直徑（mm4.9844.9814.9864.9854.98840c m鋁棒接入電路時電 阻（）75575075375175750c m銅棒接入電路時電 阻（）2006200120102003200540c m銅棒接入電路時電 阻（）16051610160816101607五.實驗數(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R的表達(dá)式可以得到：兀D2RRn 4LRi40cm鋁棒接入電路時：鋁棒直徑平均值6Z Di- 口4991+4995+4

7、.992+ 4998十4990+4.995,D = mm = 4.995mm6 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6_ Z DiD= = 4.985mm6測量所得電阻的平均值6送RR = -20066那么計算得2=7.79 10 mJiD RRn；-:-n4LR1 40cm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_送R 1609門6那么計算得_2 -=7.85 10

8、斗m:D RRn 4LR,直徑D的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為、(D -Di)2W)= i4 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)二22kPUB(D)= 0.003mm, P =0.95電阻R的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為為(R -Ri)軌 r)j丫 n 1=20取P=0.95，查表得t因子tP=2.57，那么測量列 R不確定度的A類評定為tP(Rj儀器（電阻箱）為 較精確，因此認(rèn)為 那么合成

9、不確定度0.02級，那么儀=1608X 0.02% Q =0.32 Q,考慮到人的判斷相對來說比 ub （ R） =儀=0.32 Q。kpUB(R)2P = 0.95又有 U (RO =0.01%x 0.001 Q =1X 10-7 QU ( R) =1000 X 0.02% Q =0.2 QU （L） =2mm根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有:U()2U(D)2 U(R)2 U(Rn)2U(L)2 U(R)2DRRnLRi那么U (D) 2 U(R) 2 U(R)2 U (L) 2U (Ri) 2UC)4丿丿 DRRnLRi=0.089于是最終結(jié)果寫成：二u D =(7.84 _0.089) 1

10、0m, P=095六、實驗結(jié)果分析實驗小結(jié)：1、從實驗結(jié)果來看，實驗數(shù)據(jù)比較好，兩次銅棒的測量所得電阻率比較接近。2、實驗過程中應(yīng)該注意對儀器的調(diào)零和保護(hù)。3、實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