大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)雙臂電橋測(cè)低電阻

i3i4i1i2i3i4i1i2i1i2雙臂電橋測(cè)低電阻實(shí)驗(yàn)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(dǎo)線本身以及和接點(diǎn)處引起的電路中附加電阻約為>0.1這樣在測(cè)低電阻時(shí)就不能把它忽略掉惠斯通電橋加以改進(jìn)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

-5

~10

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阻的測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)要求在掌握雙臂電橋工作原理的基礎(chǔ)上，用雙臂電橋測(cè)金屬材料的電阻率。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(cè)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(cè)量電阻Rx，電路圖如圖1所示，考慮到電流表、毫伏表與測(cè)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(yuǎn)大于接觸電阻R和R,因此他們對(duì)于毫伏表的測(cè)量影響可忽略不計(jì)，此時(shí)按照歐姆定律R＝V／I得到的電阻是（R+R待測(cè)電Rx小于1，就不能忽略接觸電阻R和R對(duì)測(cè)量的影響了。因此，為了消除接觸電阻對(duì)于測(cè)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(cè)得電眼為的電壓降由Rx=V/I即可準(zhǔn)測(cè)計(jì)算出Rx。接于電流測(cè)量回路中成為電流頭的兩端A、，與接于電壓測(cè)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(biāo)準(zhǔn)電阻都做成四端鈕方式。

in2ix2in2ix2x2123G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圖示。標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn電流頭接觸電阻為R、R，待測(cè)電阻Rx的電流頭接觸電阻為、R，都連接到雙臂電橋測(cè)量回路的電路回路內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓頭接觸電阻為R、，待測(cè)電阻電壓頭接觸電阻為R、R，連接到雙臂電橋電壓測(cè)量回路中因?yàn)樗鼈兣c較大電阻RRRR相串連故其影響可忽略。由圖圖當(dāng)電橋平衡時(shí)，通過檢流計(jì)的電流I=0,C和D兩點(diǎn)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(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)調(diào)R、RR，使得3

成立，則2）式中第二項(xiàng)為零待測(cè)電阻R和標(biāo)準(zhǔn)電阻R的接觸電阻R均包括在低電阻導(dǎo)線內(nèi)，則有xnin1、i

(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R/R。為了減小2)式中第二項(xiàng)的影213響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻R的阻值(R<0.001，(式第二項(xiàng)盡量小，與第一項(xiàng)比較可以忽略，以滿足(3)式。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)熟悉雙臂電橋的原理、特點(diǎn)和接線方法。掌握測(cè)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(cè)量方法的要點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)儀器

P本實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)電（級(jí)電（小于0.001低電阻測(cè)試架（待測(cè)銅、鋁棒各一根流復(fù)射式檢流計(jì)（或6型分尺、導(dǎo)線等。P雙臂電橋面板棒材金屬測(cè)試架實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用雙臂電橋測(cè)量金屬材料（銅棒、鋁棒）的電阻慮用（3）式測(cè)量再

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

注意事項(xiàng)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)注意電壓頭接線順序。先將鋁棒(后測(cè)銅棒安裝在測(cè)試架刀口下面，端頭頂?shù)轿宦萁z擰緊。檢流計(jì)在X1和X0.1檔進(jìn)行調(diào)零、測(cè)量，不工作時(shí)撥到短路檔進(jìn)行保護(hù)。思考題

XX

如果將標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測(cè)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(cè)量時(shí)，如果被測(cè)低電阻的電壓頭接線電阻較大（例如被測(cè)電阻遠(yuǎn)離電橋，所用引線過細(xì)過長等測(cè)量準(zhǔn)確度有無影響？選作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)量雙臂電橋靈敏度當(dāng)電橋平衡時(shí)檢流計(jì)無偏轉(zhuǎn)，。此時(shí)，有極微小改變?Rx即可導(dǎo)致檢流計(jì)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(cè)量誤差就越小。實(shí)際上待測(cè)電阻Rx若不能變，可通過改變雙臂電橋電阻箱阻值R來測(cè)電橋靈敏度。如前測(cè)量銅棒電阻