实验二用双电桥研究钢的组织与电阻的关系(1).doc

实验二 用双电桥研究钢的组织与电阻的关系一、 实验目的（1）了解双电桥的构造、测量原理和使用方法；（2）研究钢的组织与电阻的关系。二、 基本原理金属与合金大都是导体，导体电阻与导体的几何尺寸有关，即：式中：导体的长度，导体的横截面积，导体的电阻率电阻R随导体的几何尺寸变化，为消除几何尺寸的影响，导体的导电性一般应以电阻率的大小来表示。金属与合金的电阻率与其成分、组织及温度等因素有关。凡是能阻碍自由电子在电场作用下发生定向移动的因素均使电阻率增加，如杂质浓度增加和温度升高等。淬火通常可以增加金属与合金的电阻率，因为淬火后可以获得高浓度的空位，淬火温度越高，空位浓度越大，钢的电阻率越大。淬火后如发生马氏体转变，因为马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，晶格畸变严重，所以马氏体的电阻率很高。钢中含碳量增加，其电阻率一般也增加。如果碳溶解在铁中，形成间隙式固溶体，则对电阻率的增加影响较大。如碳以Fe3C形式存在于钢中，则影响较小。但Fe3C的形状和分布对钢的电阻率有不同的影响。因此通过热处理可以改变碳在钢中的存在形式和Fe3C的形状及分布，从而改变钢的电阻率。金属与合金的电阻都很小，所以有些电阻测量方法不适宜，如伏特安培计法，万用电表和单电桥等。测量金属电阻一般采用双电桥和电位差计，本实验采用双电桥。双电桥的测量原理见图1。图中Rx为待测电阻，RN为标准电阻，R1，R2，R3，R4为四个阻值很大的可调电阻，G为检流计，r为电桥电阻，E为直流电源。图1双电桥测量原理图因为双电桥适于测量小电阻，因此必须考虑电路中接点电阻和导线电阻。为使其在误差范围内忽略不计，应尽可能增大R1，R2，R3，R4的电阻值，并使。所以，双电桥测量电阻的计算公式可简化为：由于双电桥设计时考虑了接点和导线电阻等因素的影响，并采取措施加以消除，所以RX的阻值测量精度能够满足金属的电阻测量需要。三、 实验仪器及材料QJ-44型便携式双电桥T10钢丝四、 QJ-44型便携式双电桥的构造和使用方法QJ-44型双电桥具有结构简单，使用方便的特点，所以适合于工厂和一般实验室使用。该仪器测量精度为0.2级，测量电阻的范围为10-411欧姆。（1） QJ-44型双电桥面板布置如图2所示。图中1电源开关；2检流计；3检流计灵敏度调节旋钮；4检流计电气调零旋钮；5量程倍率读数开关；6标准电阻粗调旋钮；7标准电阻细调旋钮；8电位端接线柱；9电流端接线柱；10电桥工作电源按钮开关；11检流计按钮开关；12外接检流计插孔；13电桥外接工作电源接线柱。图2 QJ-44型双电桥面板示意图1756234111098891213RXC11P2P11C2（2）使用方法： 如果使用内部电源，在电桥底部电池盒内装入4节1号电池和2节9V层叠电池。如果使用外部电源，应采用直流稳压电源或蓄电池。 接通电源开关后，先将电流计调节到零点，再将检流计灵敏度旋钮放在最低位置。 将被测电阻RX按四引线法，将外侧两根引线连接在电桥的C1，C2接线柱上，内侧两根引线连接在电桥的P1，P2接线柱上，则内侧两根引线的焊点间电阻为实际待测电阻。 估计RX的大小，选择适当量程。然后同时按下“G”和“B”按钮，调节标准电阻的粗调和细调旋钮，使检流计再次指零。读出量程倍率K和标准电阻粗调数值R粗和细调数值R细，则按下式即可算出被测电阻的大小。注意：此公式中的K相当于公式中的R1/R2，而（R粗+R细）相当于RN。 如果发现检流计灵敏度不够，应增加灵敏度后再进行测量。灵敏度检查方法是标准电阻细挑旋钮移动4格，检流计指针偏转约1格，则可满足测量要求。（3）使用注意事项： 电阻测量量程应按表1选择。 测量0.1欧姆以下电阻时，“B”按钮应间歇使用，以免损坏检流计。 测量完毕应松开“G”和“B”按钮，并将电源开关断开。 表1倍率待测电阻范围1001.111100.111.110.0110.110.10.00110.0110.010.000110.0011五、 实验内容与步骤(1) 熟悉双电桥的构造，并按其要求正确连线。(2) 试样为一组T10钢丝，分别经过加热到600、650、700、720、750、800、850、900保温2分钟后水淬处理。(3) 按照QJ-44型双电桥的使用方法，将这组试样的电阻值测量完毕。六、 实验报告(1) 简述双电桥