整理开尔文法测电阻试验

1、实验17用开尔文双电桥测低电阻单电桥桥臂上的导线电阻和接点处的接触电阻约为W3Q量级。山于这些附 加电阻与桥臂电阻相比小得多，故可忽略其影响。但若用它测I Q以下的电阻 时，这些附加电阻对测量结果的影响就突出了。开尔文双电桥可用于测量 1（TQ1 0 Q的电阻，有效地消减了附加电阻的影响。【预习重点】（I ）四端电阻的电流端和电压端的含义及其在电路中避免附加电阻影响的 原理。（2 ）双电桥测低电阻的原理和方法。（3） AC I 5 / 2型直流复射式检流计的使用（参阅本实验附录）。【仪器】开尔文双电桥、直流稳定电源（该电源为稳压稳流电源，实验时按稳流源使 用）、检流计、标准电阻、待测电阻等。【

2、原理】1）双电桥线路结构及消减附加电阻影响的原理图17I （a）、（b）为双电桥线路结构及其等效电路。双电桥在线路 结构上与单电桥有两点显著不同：待测电阻氏和桥臂电阻R，（标准电阻）均 为四端接法；增加两个高阻值电阻R,、氏，构成双电桥的“内臂”。图1 71双电桥及其等效电路四端电阻外侧的两个接点称为电流端，通常接电源回路，从而将电流端的附 加电阻折合到电源回路的电阻中。图I 71中，A,、C：两接点的附加电阻折 入了电源内阻。B,、B,两接点用短粗导线相连，设B：、B,间附加电阻为后 面将证明，若R：、氏、R,、R，及R,满足一定条件，即可消减r对测量结果的影 响。四端电阻内侧的两个接点称为

3、电圧端，通常接高电阻回路或电流为零的补偿 回路。图I 71中，2、C：端接触电阻分别并入R：、R：； B：、B端接触电 阻分别并入R,、R.o由于R：、R：、R,、R本身电阻很高，所以这些附加电阻对 它们的影响其微。此外，电压端之间的部分即为低电阻本身，无另外的连接导线, 故有效地消除了导线电阻的影响。2）双电桥的平衡条件调节平衡，就是调节电阻R：、R：、R,、R和R，使B、D两处等电位，检 流计电流I= 0 o由图1 7 1 （b）中所示电流方向，考虑到R：r：, R= r:, R5 rs, R. r.,可列出方程厶 = I见+厶血A （览十几）二亿联立求解得兀+九+ r(171)双电桥在结

4、构上尽量做到使上式第二项满硝晋，故 廿一2） 式（I 7 2）就是双电桥的平衡条件。只要待测低电阻按四端接法接入测量, 就可像单电桥那样用式（1 7 2 ）计算氏了。3） Q J 3 2型直流单、双电桥的结构及使用图l 7 2 QJ 3 2型电桥电路双电桥形式、结构及使用虽多种多样，但其原理是一样的。图I 7 2和I 7-3分别为QJ 3 2型单双电桥的线路及其作为双电桥使用时的面板接线图。 电桥等级：0.0 5；量程：双桥为10一910=Q,单桥为5 0 Q10&Q；保证 准确度等级的测量范围:10_3Q105Q。外接标准电阻R尸0. 0 1 Q和R0. 0 0 1 Q, 00 1级。示零器

5、为外接A c 1 5 / 2型检流计。光点检流弁1JT TRn4计O&3检 6O O56标准ooxlo o78电池oxlOOox 0.1R(R3)O双o910未知oX 10oxO.Ol双电桥而板接线图1 7 2中可变电阻RR,釆用同轴调节的两个相同的5位（X0 .0 1、X 0. 1 . XI. X 1 0. X 1 0 0 ）十进电阻箱，这样无论转盘位于何处，都 能保证RR,。R：、R,是两个可独立调节的I 0进4挡（10、10 10 109）电阻箱，调节R：=R ,从而保证尤在使用过程中始终成立。使用时应首先根据氏的粗佔值设定R：、R：的初值。将式（1 7 2）改写为兀=石匚可知石相当于单

6、电桥的倍率，R：相当于测量盘的示值。与 单电桥-样，根据氏的数量级选定的石，应保证R：的5个旋钮都用上（即保 证5位有效数字）。QJ 3 2型电桥作为双电桥使用时，其示值误差限C xlOOOOa为等级指数；1 0 0 0 Q为基准值。图1 7 4是QJ 3 2型电桥作为单电桥使用时的接线图。注意标准” 接线端要用短路片短路。调节氏（RJ使电桥平衡，则倍率R：/ R的选择原则也是要保证R,的5个旋钮都用上。4计o dm 知流1未23检 Q单Q56标准O/?4oX 1o o通短路o o78电池oX 100ox 0.1R(R3)O双O910未知oX 10oxO.Ol图1 7-4单电桥面板接线使用中应

7、注意两点：初值选定后，应采用“跃接”法启闭面板上的“通” 键来观察光标的偏转情况；注意AC 1 5 / 2型检流计的正确使用。调节电桥 平衡应从检流计最不灵敬的X 0. 0 1挡开始，逐步过渡到X 1挡。【实验要求】（1）用双电桥测黃铜片电阻。（a ）按图I 7 3接线。经检查后接通电。电源要按恒流源使用，电流调 节为1 . 0 A。（b ）根据实验室提供的粗估值选定R：、R： （ R ）值。（c ）依次测量黃铜片长为4 Ocm、30cm、20cm、1 0 c m时的 电阻。（2）用双电桥测康铜丝电阻。注意要根据康铜丝的粗估值重新选定R：、 R, （R.）的初值。（3 ）用单电桥测康铜丝电阻。

8、（a）按图I 7 4接线，电源按恒流源使用。R =玉心（b ）根据康铜丝阻值范围和测量公式4选定R：/ R,及R,的初值，然后接通电源测量。（4 ）数据处理。（a ）写明主要仪器的名称、型号、级别，并把原始数据整理成表格。（b）用作图法求黄铜片的电阻率P。用坐标纸画R1图。依据电阻率公式亿=p-, 111图线斜率a R / A 1 s=P / s求出Po铜片截面数据山实验室提供。(c )取1 = 4 0c m时的测量数据估算p的测量不确定度及单、双电桥 测康铜丝电阻的测量不确定度。【思考题】(I)使用同一准确度等级的单、双电桥测同一电阻，哪一种电桥测量结果 更大一些？为什么？(2)图17 5(

9、a)、(b)分别表示用伏安法测一低电阻(两端接法) 的示意电路及其等效电路。A、B两接线柱间金属棒的电阻R为待测电阻；、 J是电流回路附加电阻；r,、是接入电压表的附加电阻。试证测量结果R +R+(提示：伏特计内阻比图中其他电阻大若干个数量级)图1 75伏安法测两端接法低电阻（3 ）图1 7-6（a）. （b）分别表示用伏安法测四端接法低电阻的示 意电路及其等效电路。A,、B：之间的金属棒为待测电阻，附加电阻的意义同上 题。试证测量结果R = R （不考虑测量误差）。并由证明过程说明A，、B,称为 电流端，2、B：称为电压端的原因。7-6伏安法测四端接法低电阻（4）实验中所用标准电阻为什么电流端接线柱比电压端接线柱大?（5 ）若用伏安法测量0. 5 Q左右的两端接法的低电阻，实验室提供的接 线柱可用垫片和螺丝把毫伏计、毫安计、电源等的引线圧接在一起。试问在被测 电阻两端的接线柱上各引线从上到下怎样的次序较为合理？画出一个接线柱的 示意图说明之。（6 ）如用双电桥测电阻忆时，将R的电流端和电压端内外接反了（电流 方向未错），标准电阻Rx未接反，对测量结果有何影响？（7）一电阻RaO. 0 7 Q，若用Q J 3 2型双电桥测量时，R：应选多大？ R：（R，）的初值选多大？若R约10_5Q