上海交大物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名：陳旒俐 班級(jí)：F0903028 學(xué)號(hào)：5090309471 實(shí)驗(yàn)成績：同組姓名：無 實(shí)驗(yàn)日期：2010-5-10 指導(dǎo)老師：助教60 批閱日期：直流電橋與電阻測量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．掌握惠斯登電橋測電阻的原理和方法。2．掌握四端法測電阻的原理和方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、惠斯登電橋的工作原理如圖所示,R1,R2,R和Rx稱為“橋臂”。適當(dāng)調(diào)節(jié),和的值，使電壓表的顯示電壓為零。稱為“電橋平衡”。電橋平衡時(shí)，可通過AB和AD，BC和DC兩端電壓相等，AB和BC，AD和DC兩端電流相等，得到：2、四端法的工作原理 如圖所示，電流I已知，測待測電阻兩端的電壓，就得到待測電阻的阻值大小：

四端法中，電流引線在電壓引線之外，數(shù)字電壓表的輸入阻抗很高，因此電流和電壓引線的接觸電阻和引線電阻都可以忽略不計(jì)。3、電阻率的測量電阻率其中l(wèi)為電阻長度，d為電阻的直徑?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算】1、利用惠斯登電橋測量待測電阻表一惠斯登電橋測量電阻數(shù)據(jù)樣品R1(Ω)R2(Ω)R1/R2R(Ω)Rx(Ω)RA10,0001,0001013,284.0132,840RB10010,0001/10089,690.0896.900RC10010,0001/1004,359.643.596R電阻箱的誤差為10,000精密電阻的相對誤差0.001uu∴R電阻箱的誤差為80,000精密電阻的相對誤差0.001uu∴R電阻箱的誤差為4,000精密電阻的相對誤差0.001uu∴2、利用四端法測量低值電阻表二四端法測量電阻數(shù)據(jù)編號(hào)I(mA)S-1U(mV)S-2U(mV)S-3U(mV)16.170.270.130.61212.090.530.241.21319.110.830.391.90425.101.090.522.50530.231.330.623.01636.951.620.763.69742.901.880.874.28849.052.161.014.89954.812.401.125.471060.422.661.236.021167.012.951.376.691272.573.191.497.241378.753.461.527.851485.553.761.758.541591.254.021.869.11根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)，得到圖像如下：圖一S-1的伏安特性曲線及線性擬合擬合直線U=0.0439*I電阻RS-1=0.0439Ω圖二S-2的伏安特性曲線及線性擬合擬合直線U=0.0202*I電阻RS-2=0.0202Ω圖三S-3的伏安特性曲線及線性擬合擬合直線U=0.0998*I電阻RS-3=0.0998Ω3、求出各待測電阻材料的電阻率由2中所測得結(jié)果及公式ρ=πd2樣品R(Ω)d(mm)l(mm)ρ(*10-7Ωm)S-10.04390.50614.206.22S-20.02020.51014.202.91S-30.09980.45214.2011.3【對實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的現(xiàn)象或問題進(jìn)行分析、討論】在本試驗(yàn)中，可能存在的誤差主要有如下幾方面：在惠斯登電橋法中，由于需要令電橋的輸出電壓為0，然而當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱阻值較小的電阻盤時(shí)，輸出電壓的改變量微乎其微甚至無法在萬用表上看出讀數(shù)的變化。這個(gè)偏差在誤差計(jì)算中，個(gè)位相對誤差為1%，0.1位為5%，雖有修正，但不可能完全彌補(bǔ)。在四端法測量中，萬用表的示數(shù)會(huì)波動(dòng)，使讀數(shù)不夠準(zhǔn)確，我采用了取中間大小示數(shù)的方法。在兩種方法的電路連接中，一個(gè)不能忽略的誤差來源就是導(dǎo)線所帶來的電阻。特別是用四端法測量時(shí)，由于待測電阻阻值較小，導(dǎo)線的電阻將會(huì)較大地影響結(jié)果。為了減小這里的誤差，我們采取了優(yōu)化電路圖的做法，通過盡量減小電路中所用到的導(dǎo)線總長度，來達(dá)到控制誤差的目的。由于溫度及其他條件影響，各元件本身可能存在誤差，比如電阻。【思考題解答】如何適當(dāng)選擇R1和R2的比值？答：先用萬用表粗略測量一下待測電阻的阻值，由RxR=R1R2,根據(jù)在自搭電橋測量電阻時(shí)，如何提高測量精度？答：測量時(shí)，應(yīng)注意觀察萬用表示數(shù)，用最低電壓檔來控制電橋平衡點(diǎn)。測量前可先用萬用表大致測出電阻阻值的數(shù)量級(jí)，并照此選擇R1，R2，使變阻箱有效位盡量多。用自搭電橋測電阻時(shí)，測量的最多有效數(shù)字取決于什么？阻值的數(shù)值特性在什么范圍，可多一位有效數(shù)字？答：將電阻計(jì)算公式變形可得R=R2R1Rx通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析說明為什么數(shù)字電壓表的高輸入阻抗，可消除電壓引線極接觸電阻和引線電阻對測量的影響？接觸電阻和引線電阻可看成在理想導(dǎo)線中串聯(lián)一電阻，而實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)10kΩ的電阻，電表示數(shù)不變，顯然接觸電阻和引線電阻值遠(yuǎn)小于10kΩ，當(dāng)然可以消除?！拘牡皿w會(huì)】通過這次試驗(yàn)，我掌握了惠斯登電橋測量電阻的原理和方法以及四端法測量低值電阻的原理和方法。本次實(shí)驗(yàn)操作較為簡單，進(jìn)行的很順利。操作還是有一些技巧的，可大大簡化操作，比如在自搭電橋試驗(yàn)中，先粗略測量阻值，然后選擇R1/R2值，可很快開始電阻箱的調(diào)節(jié)，而調(diào)電阻箱時(shí)，電壓變向，即可調(diào)節(jié)下一檔小阻值的旋鈕，而電壓表也應(yīng)沿某一方向趨近于0。若電阻箱大阻值旋鈕閑置，則應(yīng)改變R1/R2的值。實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)時(shí)，有一次計(jì)算了不確定度，利用了誤差傳遞公式，我對這種計(jì)算又一次熟悉了。處理四端法