双臂电桥测低电阻试验报告

1、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（C15/4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 则 电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流

2、端钮，P1和P2、Pn1和Pn2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1OQ以上。在结构上把 R1和R'1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(3-14)测量时接上RX调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为Ig=0,可得到被测电阻 R

3、x为(3-15)Rx1、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 以四端接法方式连接画5区灵宣电侨电路:R_tl四 石 两臂电可电跆洋越电喀E-4二图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X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衣£ , R1、R1'、R2和R2'均大于1OQ , r又很小

4、，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。山图 和图 ，当山桥平衡时,通过检流计G的电流I g = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）1R/Rx +立“军=LR + I2R2<2 R3R2解方程组得2 4 2RRRi,R2R3、Rx=R+2-(2)RR3十旦十R«RR通过联动转换开关，同时调节R、R2、R、R,使得R2 = R3R1R成立，则(2)式中第二项为R和标准电阻 R的接触电阻Rni、Rix2均包括在低电阻导线R内，则有零，待测电阻RRxRn(3)R实际上

5、即使用了联动转换开关，也很难完全做到R2/R1 =R3/RO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R的阻值(Ri <0.001),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;2、由长到短分别测量铜杆不同长度的电阻(每隔5cmi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C1 P1 C2P2接线柱，估计北侧电阻,Rn使电桥平衡，记录 Rn值选择适合的

6、倍率，接通电源，按下电源，按下粗细调节钮、调整 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Dk 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

7、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12345R铜棒的值:测量次数12345平均铜杆直径d (mm数据处理： 以电阻1#为例估算不确定度，表示结果。Ri R _rx£ =匚-R 左-R2D , - R2- R -一RX右=R右=RiR= （R注 + Rx右）/2=S=A n/ （ R/R =m为电阻箱等电阻箱引入误差 DR=(m+0.5N)% ，式中N为

8、转盘数，R为使用值, RR级，比例臂 m取0.1，比较臂 m取0.02。按均匀分布：U(R)_ Dr _R - :3ru(Ri)=Riu(R2)=-r2-检流计平衡指示不确定度为：u(R')1 R' 0.1=R 3 R 3S传播率为：Ur(Rx)=u(Rx)Rx(Uf)2 (U黑)2 . (U( R)2'Ru(Rx)=测量结果：R=(土)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 4 52 .分析电路原理图，若改变 R1/R2时，G的指针只发生单向偏转，而且比值越小偏转越小，R1 =0

9、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、FMM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2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12的关，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