大學物理實驗雙臂電橋測低電阻

i3i4i1i2i3i4i1i2i1i2雙臂電橋測低電阻實驗簡介電阻按照阻值大小可分為高電阻(100K上)、中電阻(1和低電阻1以下)三種。一般說導線本身以及和接點處引起的電路中附加電阻約為>0.1這樣在測低電阻時就不能把它忽略掉惠斯通電橋加以改進而成的雙臂電橋(又稱開爾文電橋)消除了附加電阻的影響用于10

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~10

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阻的測量。本實驗要求在掌握雙臂電橋工作原理的基礎上，用雙臂電橋測金屬材料的電阻率。實驗原理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＝V／I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接觸電阻后，等效電路圖如圖2所示。由于毫伏表內(nèi)阻遠大于接觸電阻R和R,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／I得到的電阻是（R+R待測電Rx小于1，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、，與接于電壓測量回路中稱電壓接頭的兩端(、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。

in2ix2in2ix2x2123G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圖示。標準電阻Rn電流頭接觸電阻為R、R，待測電阻Rx的電流頭接觸電阻為、R，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R、，待測電阻電壓頭接觸電阻為R、R，連接到雙臂電橋電壓測量回路中因為它們與較大電阻RRRR相串連故其影響可忽略。由圖圖當電橋平衡時，通過檢流計的電流I=0,C和D兩點電位相等，根據(jù)基爾

123Xii霍夫定律，可得方123XiiII13X2IR13n2III33解方程組得

(1)

RR1R3

R3R

(2)R通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時調(diào)R、RR，使得3

成立，則2）式中第二項為零待測電阻R和標準電阻R的接觸電阻R均包括在低電阻導線內(nèi)，則有xnin1、i

(3)實際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，也很難完全做R/R。為了減小2)式中第二項的影213響，使用盡量粗的導線以減小電阻R的阻值(R<0.001，(式第二項盡量小，與第一項比較可以忽略，以滿足(3)式。

學習重點熟悉雙臂電橋的原理、特點和接線方法。掌握測量低電阻的特殊性和采用四端接法的必要性。了解金屬電阻率測量方法的要點。實驗儀器

P本實驗所使用儀器有QJ橋壓電源（流表（5A電阻雙刀雙擲換向開關(guān)準電（級電（小于0.001低電阻測試架（待測銅、鋁棒各一根流復射式檢流計（或6型分尺、導線等。P雙臂電橋面板棒材金屬測試架實驗內(nèi)容用雙臂電橋測量金屬材料（銅棒、鋁棒）的電阻慮用（3）式測量再

121．將銅棒裝在測試架上按實驗電路圖接線選擇長度為RR為1000R使得檢流計指示為0，讀出此時的電阻值。利用雙刀開關(guān)換向，正反方向各測量組數(shù)據(jù)。122．選取長40cm,重復步驟1。3．在6個不同的未知測量銅棒直徑并求的平均值。4．計2長度的和求。5．取40cm長度，計算測量值準偏差。6．將銅棒成鋁棒，重復步驟1至5。實驗電路圖

注意事項按線路圖電流回路接線，標準電阻和未知電阻連接到雙臂電橋時注意電壓頭接線順序。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。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。思考題

XX

如果將標準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？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測量準確度有無影響？選作實驗內(nèi)容：測量雙臂電橋靈敏度當電橋平衡時檢流計無偏轉(zhuǎn)，。此時，有極微小改變?Rx即可導致檢流計的微小偏轉(zhuǎn)△。定義電橋靈敏度：S

，?n越大，說明電橋靈敏度越高，帶來的測量誤差就越小。實際上待測電阻Rx若不能變，可通過改變雙臂電橋電阻箱阻值R來測電橋靈敏度。如前測量銅棒電阻