双臂电桥测低电阻实验报告.doc

大学物 理 实 验 报 告实验题目：开尔文电桥测导体的电阻率姓名： 杨晓峰 班级： 资源0942 学号：36 日期：2010-11-16 实验目的：1 了解双臂电桥测量低电阻的原理和方法。2 测量导体电阻率。3 了解单、双臂电桥的关系和区别。实验仪器本实验所使用仪器有 双臂电桥、直流稳压电源 、电流表、电阻、双刀双掷换向开关、标准电阻、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（AC15/4或6型）、千分尺（螺旋测微器）、米尺、导线等。实验原理：双臂电桥工作原路：工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1、R2和R2是桥臂电阻，其阻值均在lO以上。在结构上把R1和R1以及R2和R2做成同轴调节电阻，以便改变R1或R2的同时，R1和R2也会随之变化，并能始终保持测量时接上RX调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为Ig0，可得到被测电阻Rx为1、 为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接图1 直流双臂电桥工作原理电路可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻Rz和R1的比值及比较用可调电阻Rn而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时被测电阻值=倍率读数比较用可调电阻读数因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。只要能保证，R1、R1、R2和R2均大于1O，r又很小，且接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。 由图 5 和图 6 ，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1） (1)解方程组得(2)通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、R ix2均包括在低电阻导线Ri内，则有 (3)实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到。为了减小(2)式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻Ri的阻值(Ri0.001W)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足(3)式。金属电阻率的测定1、按图5所示连接电路，取电源电压为15V，调节滑线变阻器是电流表指示为1A；图52、由长到短分别测量铜杆不同长度的电阻（每隔5cm测一次，总共至少6次）；3、用数显卡尺在铜杆的不同部位测量其直径多次并记录。实验内容及步骤：1 电阻及电阻率的测量。（1）将铜棒按4端接法接入双臂电桥C1P1C2P2接线柱，估计北侧电阻，选择适合的倍率，接通电源，按下电源，按下粗细调节钮、调整Rn使电桥平衡，记录Rn值有公式算出Rx的值，测Rn5次。（2）用卡尺测出铜棒长度L，用千分尺在铜棒不同位置测出铜棒的直径D、5次，记录在表格中，有公式求出铜的电阻率p2 金属电阻温度系数的测定（1）。测量电阻的R-t曲线，并根据曲线计算电阻的温度系数。首先，将YJ-HW-II型实验仪的“电缆”座通过电缆与恒温箱连接。将实验仪左侧开关置于“设定”，选择所需温度点，调节温度“粗选”、“细选”使到达合适位置。然后按下开关使置于“测量”。打开加热开关，观察仪器显示至选定温度并稳定下来后，将电阻插入恒温箱中，稍侯电阻升温结束，把信号接入实验仪的输入端，得到选定温度上Pt100的电阻值。 2、重复以上步骤，分别测量设定温度为600C、700C、800C、900C、1000C时Pt100电阻的值。根据所记录的数据，绘出R-t曲线。并在曲线上选取不同两点，计算电阻的温度系数。3. 用双臂电桥测出电阻的精确值。数据记录：电阻R的值测次12345Rn测量次数12345平均铜杆直径d（mm）铜棒的值：数据处理：以电阻1#为例估算不确定度，表示结果。R= = R= =Rx= （R+ R）/2= =S=n/（R/R）= =电阻箱引入误差 ，式中N为转盘数，R为使用值，m为电阻箱等级，比例臂m取0.1，比较臂m取0.02。按均匀分布： = = = =检流计平衡指示不确定度为： = =传播率为： = = =测量结果： Rx=（ ） ；P=0.683； E=思考题：1 电桥平衡后，若各桥臂电阻保持不变，只把检流计和电源的位置互换，是否仍能平衡？说明理由。2 分析电路原理图，若改变R/R时，G的指针只发生单向偏转，而且比值越小偏转越小，R=0时偏转为零，则何处可能有故障？实验感想与小结通过本次实验，我掌握了电桥法测电阻的一般原理，并学会使用了QJ19型单双电桥、FMA型电子检流计等以前未使用过的电学实验仪器，并进一步巩固了数据处理的一元线性回归法和不确定度的计算方法，对用Excel等电脑技术解决实际问题更加熟练。通过“测铜的电阻率”和“将QJ19型电桥改接单电桥测中值电阻”两个实验的对比，我对实验数据的多次测量与否有了较为深入的思考。1、在“测铜的电阻率”的实验中，多次测量取平均值减少误差的思想次被用到，具体的：a) 热电动势影响的消除。由于线路中电流较大，产生大量焦尔热。又由于各部分结构不均匀，因而各部分温度也不均匀，从而会产生附加热电动势。考虑到热电动势只和I2R有关，而与I的方向无关，而电阻上电压降的正负却和电流方向有关，故采用改变电流方向的办法。假定热电势与电阻上电压降原来是相加关系，电流反向后，则成相减关系，从而两次测得的电阻值一偏大，一偏小，取两次平均是较好的结果。b) 测铜杆截面圆直径时，用数显卡尺在铜杆的不同部位进行不少于次的测量，取平