双电桥测量低电阻

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1、北京航空航天大学物理实验研究性报告作者：朱海云学号：10071051院系：机械工程及自动化学院2011年11月22日星期二基础物理研究性报告双电桥测低电阻7北京航空航天大学物理实验研究性报告目录摘要2实验原理2实验仪器3实验步骤4数据处理4原始数据4数据处理4误差分析5实验操作经验教训总结5电路的连接5调节电桥平衡6数据测量6实验仪器的改进建议6实验感想7参考文献77北京航空航天大学物理实验研究性报告摘要本文以“双电桥测量低电阻”为主要内容，其中首先介绍实验原理，列出实验所需器材，阐述实验过程，列出实验所得数据并进

2、行分析计算得到结果。最后，总结实验的过程中存在的问题和需要改进的地方，并提出心得。关键词：双电桥，低电阻，电阻率。实验原理用惠斯通电桥测量电阻时，其所测电阻值一般可以达到四位有效数字，最高阻值可测到106欧姆，最低阻值为10欧姆左右。当被测电阻的阻值低于10欧姆时称为低值电阻，单臂电桥测量到的电阻的有效数字将减小，另外其测量误差也显著增大起来，究其原因是因为被测电阻接入测量线路中，连接用的导线本身具有电阻称为接线电阻，被测电阻与导线的接头处亦有附加电阻称为接触电阻。接线电阻和接触电阻的阻值约为10-4~10-2欧姆

3、，接触电阻虽然可以用清洁接触点等措施使之减小，但终究不可能完全清除。当被测电阻仅为10-3~10-6欧姆时，其接线电阻及接触电阻值都已超过或大大超过被测电阻的阻值，这样就会造成很大误差，甚至完全无法得出测量结果。所以，用单臂电桥来测量低值电阻是不可能精确的，必须在测量线路上采取措施，避免接线电阻和接触电阻对低值电阻测量的影响。为了消除接线电阻和接触电阻的影响，先要弄清楚它们是怎样影响测量结果的。Ｔ－1如上图T—1所示，单电桥测量低电阻时，附加电阻是直接与待测电阻Rx串联的，当附加电阻的大小与待测电阻大小相比不能被忽

4、略时，用单电桥测量电阻的公式：Rx=R2R1R0就不能准确地得出Rx的值；再者，由于Rx很小，如R1≈R2时，电阻R0也应该是小电阻，其附加电阻的影响也不能被忽略，这也是不能准确测量Rx的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小电阻的时候有很高的准确度，。它的电路原理加下图7北京航空航天大学物理实验研究性报告Ｔ－2：Ｔ－3其中R1R2R3R4均为可调电阻，Rx为被测低电阻，Rn为标准电阻。与Ｔ－4相比，开尔文电桥做了两点重要的改进：1.增加了由R2R4组成的桥臂，。2.Rn和Rx的接法由两端接法改为四点接法。在

5、测量低电阻时，Rx和Rx都很小，所以所有的接触点之间的电阻都不能省略，但是只要巧妙地将接线端的电阻并入到电源内阻就可以了。上图中，A1和D1到电源的电阻都可以并入到电源内阻，要考虑的只剩下中间电阻R。调节R1R2R3R4使电桥平衡。此时：Ig=0，I1=I3，I2=I4，I5=I6，Vb=Vd。且有：I3R3=I4R4+I5RxI1R1=I2R2+I6RnI2R2+I4R4=(I5-I4)R’联立求解得：Rx=R3R1Rn+R'R2R2+R4+R'(R3R1-R4R2)表面上看只要保证R3R1=R4R2，即可有Rx

6、=R3R1Rn，但是绝对意义上的R3R1=R4R2是不可能的，但是当R’足够小的时候，后面一项即可忽略，即可保证测量的精度。为了保证电桥平衡，有两种方式，这里只介绍一种，即本实验所采用的那种：选定Rn为某一固定阻值，并使R1=R2为某一值，联调R3R4使电桥平衡，则计算Rx的公式变为：Rx=R3R1Rn或者Rx=R4R2Rn此时R4或者R4为比较臂电阻，RnR1或者RnR2为电桥的倍率系数。实验仪器滑线变阻器（200欧姆），直流稳压电源，QJ19型单双电桥，FMA电子检流计，换向开关，四端钮标准电阻（0.001欧姆

7、），带测低电阻（铜杆），电流表，刻度尺。7北京航空航天大学物理实验研究性报告实验步骤一．连接电路图，QJ19型单双电桥上有对应的各个接线柱，分别接来自不同仪器的导线。二．做好实验前的准备，调节滑动变阻器使流过主线路的电流基本稳定在1安培左右，保证下一步调节的正常进行。把电桥的R1R2调节到100欧姆。把带有夹子的导线有夹子的那一端夹在铜杆内测的一端，另一个有夹子的导线夹子可以在铜杆上滑动。三．数据的测量：调节铜杆上两个夹子的距离（注意调节的时候靠近一端点的那个不要动），用刻度尺量出一定长度L，开启电源，开启电桥粗调

8、模式，联调R3R4电子检流计指针显示0.切换到微调模式，精确调节使电子检流计指针示0。记录下R3R4的值。然后使换向开关指向另一端，在电流返乡的情况之下测量另外一组数据。然后调节铜杆的长度进行下一次测量。实验中一共要求测量8组数据。电阻测量完毕后，用游标卡尺在铜杆上街区若干点进行铜杆的直径的测量，并记录数据d（本实验一共测量了7次）。四．所有的测量结束后，关