雙臂電橋測低電阻試驗報告

1、?根底物理?實驗報告學院：國際軟件學院 專業(yè)：一數(shù)字媒體技術(shù) 2021 年 6 月 3日實驗名稱雙臂電橋測低電阻姓 名陳魯飛年級/班級10級原軟工四班學 號一、實驗目的四、實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實驗原理五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等三、實驗設備及工具六、實驗結(jié)果分析實驗現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論、實驗目的1 .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.二、實驗原埋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.例如用安培表和毫伏表按歐姆定律 R= WI測量電阻Rx,電路圖如圖1所示,考慮到電流表、毫伏表與測量電阻的

2、接觸電阻后,等效電路圖如圖2所示.由于毫伏表內(nèi)阻 Rg遠大于接觸電阻 R和R4,因此他們對于毫伏表的測量影響可忽略不計,此時根據(jù)歐姆定律 R= 7/1得到的電阻是Rx+ R1 + R2.當待測電阻 Rx小于小時,就不能忽略接觸電阻 R和R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列圖 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兩端 B、C是各自分開的,許多低電阻的標準電阻都做成四端鈕方 式.根據(jù)這

3、個結(jié)論,就開展成雙臂電橋,線路圖和等效電路圖5和圖6所示.標準電阻Rn 電流頭接觸電阻為 Rn1、R in2,待測電阻Rx的電流頭接觸電阻為 Rx1、R ix2,都連接到雙 臂電橋測量回路的電路回路內(nèi).標準電阻電壓頭接觸電阻為后、Rn2,待測電阻Rx電壓頭接觸電阻為 R1、R2,連接到雙臂電橋電壓測量回路中,由于它們與較大電阻R、R 2、R、R相串連,故其影響可忽略.由圖5和圖6,當電橋平衡時,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,可得方程組1十 B 瑪,& - 4M +2島吊=&回+ 4)解方程組得(2)通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān),同時調(diào)節(jié) R、R

4、2、R3、R,使得 &成立,那么2式中第二項為零,待測電阻 Rx和標準電阻Rn的接觸電阻Rini、R ix2均包括在低電阻導線 R內(nèi),那么有實際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān),也很難完全做到.為了減小2式中第二項的影響,使用盡量粗的導線以減小電阻Ri的阻值Ri<0.001 Q,使2式第二項盡量小,與第一項比擬可以忽略,以滿足式.三、實驗設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5A15S、2.電流表5A、7.Rp電阻、3.直流復射式檢流計C15/4或6型8.0.001c標準電阻0.01級、4.超低電阻小于0.001c連接線9.低電阻測試架待測銅、

5、鋁棒各一根5.雙刀雙擲換向開關(guān)、千分尺、導線等.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 Q ,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10000,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.4 .計算2種長度的用和Q,再求歹.5,取40cm長度,計算測量值 Q的標準偏差.6.將銅棒換成鋁棒,重復步驟1至5.實驗電路實驗數(shù)據(jù):12345鋁棒直徑mm4.9914.9954.9984

6、.9924.990銅棒直徑mm4.9844.9814.9864.9854.98840cm鋁棒接 入電路時電 阻75575075375175750cm銅棒接 入電路時電 阻2006200120212003200540cm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Rx的表達式可以得到：40cm鋁棒接入電路時：鋁棒直徑平均值測量所得電阻的平均值那么計算得50cm銅棒接入電路時：銅棒直徑平均值測量所得電阻的平均值那么計算得40cm銅棒接入電路時：銅棒直徑平均值測量所得電阻的平均值那么計算得直彳仝D的測量列的標準差為取P=0.9

7、5,查表得t因子tp=2.57 ,那么測量列D不確定度的A類評定為儀器(千分尺)的最大允差A儀=0.001mm,根據(jù)正態(tài)分布算,測量列的不確定度的B類評定那么合成不確定度IU(D) 0p 2 kPuB (D)2 0,003mm, P 0.95電阻R的測量列的標準差為 .6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類評定為儀器(電阻箱)為 0.02級,那么A儀=1608 X 0.02% Q =0.32 Q,考慮到人的判斷相對來說比較精確,因此認為Ub (R) =4儀=0,32Qo那么合成不確定度又有 U (Rn) =0.01% X 0.001 Q=1X10-7QU (

8、R1)=1000 X 0.02% Q =0.2 QU (L) =2mm根據(jù)不確定度的傳遞公式應該有：那么=0.089于是最終結(jié)果寫成：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)比擬好,兩次銅棒的測量所得電阻率比擬接近.2、實驗過程中應該注意對儀器的調(diào)零和保護.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,否那么會造成比擬大的系統(tǒng) 誤差(特別是銅棒和鋁棒裝好后不要屢次改變刀口的松緊).4、5、本實驗原理比擬簡單,但電路圖連接比擬復雜,特別是電阻的四端接法應注意正負極的注思事項：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,標準

9、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檔進行調(diào)零、測量,不工作時撥到短路檔進行保護.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/R1=R3/R并不是嚴格成立的.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離電橋,所用引線過 細過長等,對測量準確度有無影響？由于電壓頭支路上存在大電阻股大于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,其影響仍然可以忽略不計,可以認為沒有影響；但如果接線電阻相對于大電