双臂电桥测低电阻-实验报告

双臂电桥测低电阻实验报告实验题目双臂电桥测低电阻实验目的熟悉双臂电桥的原理、特点和接线方法。掌握测量低电阻的特殊性和采用四端接法的必要性。了解金属电阻率测量方法的要点。实验原理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二V/I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方式。根据这个结论，就发展成双臂电桥，线路图和等效电路图5和图6所示。标准电阻Rn电流头接触电阻为Rm1、R.，待测电阻Rx的电流头接触电阻为Rr、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Rni、R式待测电阻Rx电压头接触电阻为R.、Rx2,连接到双臂电桥电压测量回路中，因为它们与较大电阻R2>R3>R相串连，故其影响可忽略。由图5和图6,当电桥平衡时，通过检流计G的电流％=C和D两点电位相等,根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）IR=IR+113X2R3I=IR+1R1Ri3n22U—I)R=I\R+R)321232解方程组得R=—R+R=—R+XR1

1RR

1

R+R+R321「RR)--TIR[R)通过联动转换开关，同时调节段、R2、R3、R,使得R1R成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻的接触电阻Rm】Rjx2均包括在低电阻导线Ri内，则有二RrR"1实验仪器铜棒，铝棒，稳压源，电流表，限流电阻，双刀双掷开关，标准电阻，检流计，低电阻，电桥，导线等。本实验所使用仪器有QJ36型双臂电桥（级）、JWY型直流稳压电源（5A15V）、电流表（5A）、RP电阻、双刀双掷换向开关、标准电阻（级）、超低电阻（小于连接线、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、导线等。棒材金属测试架实验步骤用双臂电桥测量金属材料（铜棒、铝棒）的电阻虑，先用（3）式测量Rx,再求。.将铜棒安装在测试架上，按实验电路图接线。选择长度为40cm,调节R1,R2为1000调节R使得检流计指示为0,读出此时R的电阻值。利用双刀开关换向，正反方向各测量3组数据。.选取长度30cm,重复步骤1。.在6个不同的未知测量铜棒直径并求D的平均值。.计算2种长度的R和，再求P。.取铜棒40cm长度，计算测量值P的标准偏差。.将铜棒换成铝棒，重复步骤1至5。QJ能贱皆电梆实验电路图汪意事项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序。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。检流计在X1和档进行调零、测量，不工作时拨到短路档进行保护。实验数据表1-1铜（铝）棒直径直径（mm）123456铜棒铝棒零点1.110mm表1-2铜棒40cm电阻电阻（。）123正向162316211621反向162416261628表1-3铜棒30cm电阻电阻（。）123正向120612051205反向120712071207表1-4铝棒40cm电阻电阻（。）123正向745745744反向747746746R=0.001Qn

R=R=1000Q12Rn级电桥级数据处理表1-5直径计算直径(mm)平均值D标准差6不确定度日AD铜棒铝棒表1-6电阻计算电阻(Q)R=R3不确定度日RR=RRXRn1不确定度日口铜棒40cmX10-3X10-6铜棒30cmX10-3X10-6铝棒40cmX10-3X10-6表1-7电阻率计算冗D2R/C、p=4—厂b(Q•m)40cm30cm铜棒X10-8X10-8铝棒X10-8分析评定实验结果的不确定度P=4,兀,兀D2R…Inp=In—()=In4L冗—+2lnD+lnR—InLdLdpdDdRdL_L=2+-xpDRx,dpp.c、dD、,dR,ddL,••I—1=21——I+I步I+I——IpDRLx

'(+)2=4(g)2+(R)2+(U)2x二.upU、uu、二.up二p4(-D-)2+(等)2+(-L)2DDRLx对铜棒40cm的测量分析U=x10-6ADu=A/C=1.333x10-6mB估t=,k=1,P=ppN=,''(tu)2+(ku)2=8.233x10-6mDppApBN=1.1377x10-6mN=n'=A'/C=6.666x10-6mLB估代入不确定度合成公式：U=p'4(g)2+(~RRx)2+(+)2=x10-8Qm,P=x实验结果实验结果电阻(Q)电阻率(Qm)铜棒40cmx10-3(8.2506±0.0273)x10-8P=I铜棒30cmx10-318.1717x10-8铝棒40cmx10-33.8222x10-8实验讨论和心得体会实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到R/R=R/R。为了减小⑵213式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻Ri的阻值(Rj<Q),使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足⑶式。本次实验基本达到了实验目的，理解了其原理等。本实验很重要的一方面是操作连接电路，在老师的知道下尝试以对原理的理解来记忆电路，然后接线，效果非常好。课后思考题1．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，有什么不好答：如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，又重新带来了接触电阻的影响，这与四端法的本意相违背。2．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