双臂电桥测低电阻-实验报告.pdf

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1、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实验题目双臂电桥测低电阻实验目的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=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

2、，线路图和等效电路图标准电阻 Rn 电流头接触电阻为 Rin1、R in2，待测电阻 Rx 的电流头接触电阻为 Rix1、R ix2，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 Rn1、R n2，待测电阻 Rx 电压头接触电阻为 Rx1、Rx2，连接到双臂电桥电压测量回路中，因为它们与较大电阻 R1、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 IG=0,C 和 D 两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）I1R I3RX I2R3I1R1 I3Rn I2R2I3 I2R1 I2R3 R25 和图6 所示。(1)解方程组

3、得RX R2R3RRR1R1R1R3 R2 R1R1R(2)R2R3R成立，则（2）式通过联动转换开关，同时调节 R1、R2、R3、R，使得R1中第二项为零，待测电阻 Rx和标准电阻 Rn的接触电阻 Rin1、R ix2均包括在低电阻导线 Ri内，则有RXRRnR1(3)实验仪器实验仪器铜棒，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

4、 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实验步骤用双臂电桥测量金属材料（铜棒、铝棒）的电阻虑再求。，先用（3）式测量Rx,1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。2选取长度 30cm,重复步骤 1。3在 6 个不同的未知测量铜棒直径并求 D 的平均值。4计算 2 种长度的Rx和，再求。5取铜棒 40cm 长度，计算测量值的标准偏差。6将铜棒换成铝棒，重复步骤 1 至 5。实验电路图注意事项按线路图电流回路

5、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。实验数据实验数据直径(mm)铜棒铝棒“零点”1.110mm电阻()正向反向1表 1-1 铜(铝)棒直径23456电阻()正向反向电阻()正向反向Rn 0.001表 1-2 铜棒 40cm 电阻121623162116241626表 1-3 铜棒 30cm 电阻121206120512071207表 1-4 铝棒 40cm 电阻127457457477463162116283120512073744746E 6V

6、R1 R21000Rn级电桥级数据处理数据处理表 1-5 直径计算直径（mm）铜棒铝棒平均值D标准差不确定度AD表 1-6 电阻计算电阻()铜棒 40cm铜棒 30cm铝棒 40cm表 1-7 电阻率计算 R=R3不确定度RRXRRn不确定度RxR110-310-310-310-610-610-6D2RxL(m)40cm10-810-830cm10-8铜棒铝棒分析评定实验结果的不确定度分析评定实验结果的不确定度-D2RxL)lnln ln(D2RxL 2 ln D ln Rx ln LddDdRxdL 2DRxL|d|2|dD|dRx|dL|DRxL(u)2 4(uD2uRx2uL2)()()

7、DRxLuD2uRx2uL2u 4()()()DRxL对铜棒对铜棒 40cm40cm 的测量分析的测量分析uAD10-6uB 估/C 1.33310-6mtp=，kp=1，P=D(tpuA)2(kpuB)28.23310-6mR1.137710-6mx-6 LB估/C=6.66610m代入不确定度合成公式：uD2uRx2uL2U 4()()()=10-8m，P=DRxL实验结果实验结果实验结果铜棒 40cm铜棒 30cm铝棒 40cm实验讨论和心得体会实验讨论和心得体会电阻()10-3电阻率（m）8.2506 P=10-310-38.1717 3.8222 实际上即使用了联动转换开关，也很难完

8、全做到R2/R1 R3/R。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 Ri的阻值(Ri)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足(3)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，所用引线过细过长等），对测量准确度有无影响答：有影响，电压头接线电阻与R1,R2,R3,R串联，R1,R2,R3,R的实际值应分别加上它们，而我们在计算是认为它们相对R1,R2,R3,R非常小，忽略不计。但当它们的值较大时我们就不可以忽略了