双电桥测量低电阻.doc

双电桥测量低电阻实验实验目的1. 了解双电桥测量低电阻的原理及结构特点：2. 用双电桥测量不同金属材料的电阻，并求出其电阻率。实验原理单电桥（惠斯登电桥）测量电阻用的是两端鈕接法，电桥与待测电阻联接 存在着导线电阻和接线端的接触电阻，而这些附加电阻又是与待测电阻串联的，所以，测量值是待测电阻的总和。这些附加电阻的数量级在10左右。在测量中值电阻时，待测电阻比这些附加电阻大得多，后者可以忽略不计，若待测电阻是小于1的低电阻，附加电阻就不容许忽略。因而对低电阻测量，单电桥不再适用，而由单电桥改进而成的双电桥，可适用于测量低电阻。1. 四端钮接法四端钮接法如图5（b）所示，图中是一个连续（没有被切断）的低电阻，其中之间的电阻为待测电阻。、和分别为四根联接导线的附加电阻（包括导线电阻与接触电阻）。四端钮中的和端称为电流端，和端称为电压端。四端钮接法把附加电阻相对于待测电阻“转移”了位置，它成为双电桥消除（或减小）附加电阻影响的一个关键措施。2. 双电桥的工作原理双电桥的原理电路图如图6所示。它有两大特点：第一， 待测电阻和比较臂电阻都是采用四端钮接法接入电路。三根电流端引线的附加电阻分别为、和。其中为包括导线电阻、和两点处的接触电阻、以及之间电阻的总和。和也是类似的情况。另外，四根电压端引线的附加电阻分别为、和，它们都包含导线电阻和接触电阻。第二， 在电路中增加了和两个电阻，即多了一组桥臂。由于有两组桥臂，所以称为双臂电桥，简称为双电桥。适当调节电阻、和，使检流计G没有电流流过，电桥达到平衡。此时流过电阻和、和，以及和的电流分别相等，设分别为、和I。当双电桥平衡时，S和T两点的电位相等，下述关系式成立，即 （1） （2）为了使附加电阻、和的影响可以忽略不计，在双电桥电路设计中要求桥臂电阻、和足够大，即、和；同时，和的连接采用一条粗导线，使得附加电阻很小，以满足和的条件。于是，式（1）和式（2）可简化为 （3） （4）以上两式相除得 （5）在双电桥设计时，设法使四个桥臂电阻满足下面的关系式，即则式（5）可以简化，从而得到双电桥的平衡条件为或 （6）式中（或）称为电桥桥臂比（或称为倍率）。由式（6）可知，待测电阻等于桥臂比与比较臂电阻的乘积。综上所述，双电桥能够消除或减小附加电阻的影响，其主要原因是：（1）和都采用了四端钮接法，它转移了附加电阻（包括导线电阻与接触电阻）的相对位置，使得附加电阻不再与低电阻和相串联，将附加电阻和转移到电源回路中去，消除了它们对测量的影响。（2）桥臂电阻分别比相应的附加电阻大得多，从而可以将附加电阻忽略不计。（3）和采用足够粗的导线连接，使得附加电阻（又称跨线电阻）很小；又由于四个桥臂电阻、比、要大得多，于是，当双电桥平衡时，桥臂电流和必然比流过和的电流I小得多，这样，附加电阻、和的电压降与四个桥臂电阻以及、上的电压降相比小得多，因而可以忽略不计。实验内容1. 用双电桥实验板依次测定铜、铁、铝棒的电阻。按附录中图7接线。将待测低电阻放置在C、D位置，并拧紧螺丝，以使电流接头处保持良好接触。实验开始前将稳压电源的输出电压调节为零，实验时逐渐增加几伏电压，利用滑线电阻，将电阻工作电流调节至1A左右。（由于电流较大，实验中要求通电时间尽量短，以免金属棒和导线发热）。2.用QJ44型双电桥测定铜、铁、铝棒的电阻，仔细观察QJ44型双电桥面板，将它和原理图一一比较，了解面板上各部件的作用。实验前将双电桥的工作电源的输出电压调节为零，实验时逐渐增大电压，直到2V左右。取 u（l）=0.05cm的不确定度用米尺测量PQ两点的间距l，用螺旋测微计测量金属棒的直径d（在不同部位测5次）。实验仪器与