雙臂電橋測低電阻實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、下載可編輯基礎(chǔ)物理 實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)名稱雙臂電橋測低電阻姓名陳魯飛年級(jí) / 班級(jí)10 級(jí)原軟工四班學(xué) 號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)二、實(shí)驗(yàn)原理五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格 、現(xiàn)象等 ）三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具六 、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）.專業(yè) .整理 .下載可編輯一、實(shí)驗(yàn)?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 。二、實(shí)驗(yàn)原理我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對(duì)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 V I 測量電阻

2、Rx，電路圖如圖1 所示 ，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 Ri3和 Ri4 ,因此他們對(duì)于毫伏表的測量影響可忽略不計(jì)，此時(shí)按照歐姆定律R VI 得到的電阻是 （ Rx+ Ri1 + R i2）。 當(dāng)待測電阻 Rx 小于 1時(shí)，就不能忽略接觸電阻Ri1和 Ri2對(duì)測量的影響了 。因此 ，為了消除接觸電阻對(duì)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(shí)毫伏表上測得電眼為Rx 的電壓降 ，由 Rx = V/I 即可準(zhǔn)測計(jì)算出Rx。 接于電流測量回路中成為電流頭的

3、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(biāo)準(zhǔn)電阻都做成四端鈕方式 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯根據(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 6所示 。 標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn 電流頭接觸電阻為Rin1 、 R in2 ，待測電阻 Rx 的電流頭接觸電阻為Rix1 、R ix2 ，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Rn1 、 R n2 ，待測電阻Rx 電壓頭接觸電阻為Rx1、 Rx2 ，連接到雙臂電橋電壓測量回路中，因?yàn)樗鼈兣c較大電阻 R1、R 2、R3、 R 相串連，故其影響可忽略 。由圖 5和圖 6，當(dāng)電

4、橋平衡時(shí) ，通過檢流計(jì) G 的電流 IG = 0, C 和 D 兩點(diǎn)電位相等 ，.專業(yè) .整理 .下載可編輯根據(jù)基爾霍夫定律，可得方程組 （ 1）(1)解方程組得(2)通過聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) ，同時(shí)調(diào)節(jié)1、R 2、R3 、R，使得成立，則（2）式中第R二項(xiàng)為零 ，待測電阻 Rx 和標(biāo)準(zhǔn)電阻 Rn 的接觸電阻Rin1 、 R ix2 均包括在低電阻導(dǎo)線 Ri內(nèi)，則有(3)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)式中第二項(xiàng)的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻Ri 的阻值 (Ri<0.001)，使 (2)式第二項(xiàng)盡量小 ，與第一項(xiàng)比較可以忽略，以滿足 (3)式。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具本

5、實(shí)驗(yàn)所使用儀器有1.QJ36 型雙臂電橋 （ 0.02 級(jí)）6.JWY 型直流穩(wěn)壓電源（ 5A15V ）、2.電流表 （5A ）、7.RP 電阻、3.直流復(fù)射式檢流計(jì)（ C15/4 或 6型）8.0.001標(biāo)準(zhǔn)電阻 （ 0.01 級(jí)）、.專業(yè) .整理 .下載可編輯4.超低電阻 （小于 0.001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(yàn)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，先用 （ 3）式測量Rx,再用求。1 將銅棒安裝在測試架上，按實(shí)驗(yàn)電路圖接線。選擇長度為 50cm ，調(diào)節(jié) R1 ， R2為1000 ，

6、調(diào)節(jié) R 使得檢流計(jì)指示為 0，讀出此時(shí) 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(gè)不同的未知測量銅棒直徑并求D 的平均值 。4計(jì)算 2 種長度的和，再求。5取 40cm 長度，計(jì)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。.專業(yè) .整理 .下載可編輯實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) ：12345鋁棒直徑4.9914.9954.9984.9924.990（ mm ）銅棒直徑4.9844.9814.9864.9854.988（ mm ）40cm 鋁棒接755750753751757入電路時(shí)電阻（）50cm 銅棒接200620

7、01201020032005入電路時(shí)電阻（）40cm 銅棒接16051610160816101607入電路時(shí)電阻（）五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果.專業(yè) .整理 .下載可編輯數(shù)據(jù)處理 ：根據(jù)電阻率的計(jì)算公式以及Rx 的表達(dá)式可以得到：2D RRn40cm 鋁棒接入電路時(shí)：鋁棒直徑平均值6Di4.9914.9954.9924.998 4.990 4.995 mm 4.995mmDi 166測量所得電阻的平均值6Ri755750753751757750Ri 166754那么計(jì)算得2D RRn3.6810 8m4LR150cm 銅棒接入電路時(shí)：銅棒直徑平均值6DiDi 14.985mm6測量所得電阻的平均值

8、6RiRi120066那么計(jì)算得2D RRn87.7910m40cm 銅棒接入電路時(shí)：.專業(yè) .整理 .下載可編輯銅棒直徑平均值6DiDi 14.985mm6測量所得電阻的平均值6RiRi116096那么計(jì)算得2D RRn87.85 10m直徑 D 的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為(DDi )2i(D)n10.003mm取 P=0.95 ，查表得 t 因子 t P=2.57 ，那么測量列D 不確定度的A 類評(píng)定為( D )tP0.003mmn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(píng)定uB ( D )0.0003mmC那么合成不確定度U (D )t P(D)

9、2kP uB (D ) 20.003mm, P 0.95電阻 R 的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為6(RRi ) 2(R)in12取 P=0.95 ，查表得 t 因子 t P=2.57 ，那么測量列R 不確定度的A 類評(píng)定為( R)tP2n.專業(yè) .整理 .下載可編輯儀器 （電阻箱 ）為 0.02 級(jí)，那么儀 =1608 ×0.02% =0.32 ，考慮到人的判斷相對(duì)來說比較精確 ，因此認(rèn)為u B（R） =儀=0.32 。那么合成不確定度(R)22U (R)t P kPu B (R)2, P0.95又有 U（ Rn） =0.01% ×0.001 =1 ×10-7 U（ R1）

10、=1000 ×0.02% =0.2 U（ L） =2mm根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有：U( )24U (D ) 2U (R)2U ( Rn ) 2U (L) 2U (R1)2DRRnLR1那么U ( )4U (D) 2U(R)2U ( Rn ) 2U (L) 2 U (R1) 2DRRnLR1=0.089于是最終結(jié)果寫成：U ()(7.840.089)10 8m, P0.95六、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)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯3、 實(shí)驗(yàn)中測量同一組量時(shí)注意保持系統(tǒng)的穩(wěn)定

11、，不可中途拆卸，否則會(huì)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(yàn)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(xiàng) ：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(shí)注意電壓頭接線順。3 檢流計(jì)在X1和 X0.1 檔進(jìn)行調(diào)零 、測量 ，不工作時(shí)撥到短路檔進(jìn)行保護(hù)。誤差分析 ：1、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。2、 R2/R1=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(jì)算。思考題 ：1 在測量時(shí) ，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(duì)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 ）， 接線電阻如果相對(duì)于大電阻仍然.專業(yè) .整理 .下載可編輯比較小 ，與大電阻串聯(lián)時(shí)，阻值也是高階無窮小量（一般情況下 ）， 其影響仍然可以忽略不計(jì) ，可以認(rèn)為沒有影響；但如果接線電阻相對(duì)于大電阻在同一數(shù)量級(jí)上，則其影響就不能忽略了2 如果將標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測電阻電流頭和電壓頭互換，等效電路有何變化，有什么不好 ？如果將他們的兩個(gè)接頭互相交