双臂电桥测低电阻试验报告

1、For pers onal use only in study and research;not for commercial use膄For pers onal use only in study and research;not for commercial use蚈基础物理实验报告莄薃学院： 国际软件学院专业： 数字媒体技术2011 年_6_月日芈蝿实验名称螇双臂电桥测低电阻羂姓名肇陈鲁飞薆年级/班级袅10 级原软工四 班莂学号蝿2010302580145薈一、实验目的四、实验内容及原始数据羃二、实验原理五、实验数据处理及结果（数据表格、现象等）袁三、实验设备及工具六、实验结果分析（实验

2、现象分析、实验中存在问题的讨论）二、蕿实验目的虿1.了解测量低电阻的特殊性。莆2掌握双臂电桥的工作原理。芀3 用双臂电桥测金属材料（铝 铜）的电阻率。艿二、实验原理蒇我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。例如用安培 表和毫伏表按欧姆定律R=V/ I测量电阻Rx,电路图如图 1 1 所示，图1测量电阻的电路图羄考虑到电流表、毫伏表与测量电阻的接触电阻后，等效电路图如图2 所示。羀由于毫伏表内阻 Rg 远大于接触电阻 R3和 R4,因此他们对于毫伏表的测量影响可忽略不计，此时按照欧姆定律R R= V/1 1得到的电阻是（Rx+ Ri+ Ri2）o当待测电阻 Rx 小于 1

3、乂时，就不 能忽略接触电阻 Ri和 R2对测量的影响了。蒈因此，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3 方式，将低电阻 Rx 以四端接法方式连接，等效电路如图4。此时毫伏表上测得电眼为Rx 的电压降，由 Rx = V/1 即可准测计算出 Rx。接于电流测量回路中成为电流头的两端（A、D），与接于电压测量回路中称电压接头的两端（B、C）是各自分开的，许多低电阻的标准电阻都做成四端钮图2等效电路方式o螀根据这个结论，就发展成双臂电桥，线路图和等效电路图5 5 和图 6 6 所示。标准电阻 RnRn电流头接触电阻为 R Rnl、R Rin2，待测电阻 RxRx 的电流头接触电阻

4、为 RdRd、R Rix2，都连接到双 臂电桥测量回路的电路回路内。标准电阻电压头接触电阻为R Rnl、R Rn2，待测电阻 RxRx 电压头接触电阻为 氏、R R2，连接到双臂电桥电压测量回路中，因为它们与较大电阻R R、R R2、FbFb、R R 相串连，故其影响可忽略。(1)R螃由图 5 5 和图 6 6,当电桥平衡时，通过检流计G G 的电流 IG= = 0,0, C C 和 D D 两点电位相等,根据基尔霍夫定律，可得方程组（1 1）曲=厶块+仏莇解方程组得5.R Ri、R R2、R R3、R R,使得成立，则（2 2）式中第 二项为零，待测电阻 RxRx 和标准电阻 RnRn 的接

5、触电阻 R Rini、R Rix2均包括在低电阻导线 R R 内,则有蒈实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到瓦 H。为了减小 式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻R Ri的阻值（R RjVO.001VO.001 ），使（2 2）式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足 式。蒆三、实验设备及工具蚁本实验所使用仪器有1.2.羁QJ36 型双臂电桥（0.02 级） 6.JWY型直流稳压电源（5A15V、3.3.芅电流表（5A）、7.RP电阻、节通过联动转换开关，同时调节6.薄直流复射式检流计（C15/4 或 6 型）8.0.001 二标准电阻（0.01 级）、7.7.肁超低电阻（小

6、于 0.001 二连接线9低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）9.8.螂双刀双掷换向开关、千分尺、导线等。芇四.实验内容及原始数据羆用双臂电桥测量金属材料（铜棒、铝棒）的电阻率先用（3 3）式测量 Rx,Rx,再用螄1 1 将铜棒安装在测试架上，按实验电路图接线。选择长度为50cm,50cm,调节 R R, R R 为10001000 - ，调节 R R 使得检流计指示为 0,0,读出此时 R R 的电阻值。利用双刀开关换向， 正反方向各测量 3 3 组数据。膈2 2 选取长度 40cm40cm，重复步骤 1 1。莈3 3在 6 6 个不同的未知测量铜棒直径并求D D 的平均值。肅4 4计算 2

7、 2 种长度的氏和 Q Q, ,再求 。膃5 5取 40cm40cm 长度，计算测量值！3 3 的标准偏差。羈6 将铜棒换成铝棒，重复步骤 1 至 5膃实验电路蚃实验数据:腿薅肂1葿2芈3蚄4蒂5腿铝棒直径肆4.991肆4.995羁4.998羀4.992肇4.990（mm）膅铜棒直径（mm）薄4.984蚀4.981膈4.986芃4.985肄4.988莁40cm 铝棒接入电路时 电阻（0）羆755蚅750蒃753賺751肇757螄50cm 铜棒接入电路时 电阻（0）袂2006袁2001聿2010肆2003莂2005蚂40cm 铜棒接入电路时 电阻（C）祎1605芄1610螁1608肇1610羇1

8、607五.六.莃实验数据处理及结果罿数据处理:蚅根据电阻率的计算公式以及Rx的表达式可以得到:袄蕿40cm 铝棒接入电路时:螆铝棒直径平均值2二 D RRn4LR149914.995 4.992 49984990侦咋卄4.995mm芃测量所得电阻的平均值755750753荷757750,75”6袇那么计算得2游nD RRn8膝宀 _n=3.68 10 一 1】m4LR,螃50cm 铜棒接入电路时:肀铜棒直径平均值6Z Di衿D = = 4.985m m6芄测量所得电阻的平均值6_ Z R膂R = V2006.16袀那么计算得2二 nD RRnRe靶宀-n=7.79 10 门 m4LRi蚇40c

9、m 铜棒接入电路时:薁铜棒直径平均值6_ Z Di薀D = 4.985mm6螈测量所得电阻的平均值6送R荿R =V66_ Z Ri螅R1609J.6羁那么计算得_2董T D RRn4LR1衿直径 D 的测量列的标准差为= 0.003 mm查表得 t 因子 tp=2.57，那么测量列 D 不确定度的 A 类评定为蚆t tP=0.003mm=0.003mmJnJn芆仪器(千分尺)的最大允差 仪=0.001mm，按照正态分布算，测量列的不确定度的B 类评疋膄uB(D)=c0003mm螂那么合成不确定度(R -R)2/(Rin-1蒲二21.1芈取 P=0.95，查表得 t 因子 tP=2.57 ,那么

10、测量列 R 不确定度的 A 类评定为= 7.85 101 m-(D)=袃(D Di)2in-1肁取 P=0.95,蚈U(D) tD)2kPuB(D)0.003mm,0.95电阻 R 的测量列的标准差为蝿t tP二（R）n螇仪器（电阻箱）为 0.02 级，那么仪=1608X0.02%Q=0.32Q,考虑到人的判断相对来说比 较精确，因此认为UB（ R）= 仪=0.32Q o羂那么合成不确定度肇U（R叮学2“冋95薆又有 U ( Rn) =0.01%X0.001Q=1X10-7Q袅U (R1)=1000X0.02%Q=0.2Q莂U(L)=2mm蝿根据不确定度的传递公式应该有：UQ2=4U(D)2.

11、U(R)2.*(出)2.U(L)2.U(R1)2PDRRnLR羃那么蕿=0.089虿于是最终结果写成:莆;一u( J =(7.84 _0.089) 10m,P =0.95芀六、 实验结果分析艿实验小结:蒇1、从实验结果来看，实验数据比较好，两次铜棒的测量所得电阻率比较接近。羄2、实验过程中应该注意对仪器的调零和保护。羀3、U(?)袁4UDD)2URV囂仆 a 嘗24、蒈实验中测量同一组量时注意保持系统的稳定，不可中途拆卸，否则会造成比较大的系统误差（特别是铜棒和铝棒装好后不要多次改变刀口的松紧）。5、6、本实验原理比较简单，但电路图连接比较复杂，特别是电阻的四端接法应注意正负极的 一致。注意事

12、项：1.先将铝棒（后测铜棒）安装在测试架刀口下面，端头顶到位螺丝拧紧。2.按线路图电流回路接线，标准电阻和未知电阻连接到双臂电桥时注意电压头接线顺。3.检流计在 X1 和X0.1 档进行调零、测量，不工作时拨到短路档进行保护。误差分析：1、 由于检流计对仪器稳定性有很高的要求，而在实验中很难做到。2、 R2/R 仁 R3/R 并不是严格成立的。3、 铝棒不是很直，长度测量有偏差，但误差分析是无法计算。思考题：1 在测量时，如果被测低电阻的电压头接线电阻较大（例如被测电阻远离电桥，所用引线过 细过长等），对测量准确度有无影响？由于电压头支路上存在大电阻（一般大于1000Q）,接线电阻如果相对于大

13、电阻仍然比较小，与大电阻串联时，阻值也是高阶无穷小量（一般情况下），其影响仍然可以忽略不计,可以认为没有影响；但如果接线电阻相对于大电阻在同一数量级上，则其影响就不能忽略了2 如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，等效电路有何变化，有什么不好？如果将他们的两个接头互相交换，等效电路图中的两个电阻就要更换位置。这样做不好 的地方在于加大了待测电阻那边的附加电阻，使得测量结果不正确。教师 评语评阅教师：年月日以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.

14、Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la recherche uniquementades fins personnelles; pasades fins commerciales.TO员BKOgA.nrogeHKO TOpMenob3ymrnflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMUCnO员B30BaTbCEBKOMMepqeckuxue贝EX.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la re