北航_基础物理实验_研究性报告_双电桥测低电阻

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1、中法工程师刘永超11241058实验专题双电桥测低电阻作者刘永超学号11241058院（系）名称中法工程师学院基础物理实验研究性报告——双电桥测低电阻2012年11月29日中法工程师刘永超11241058目录一、实验原理1二、实验仪器3三、主要步骤43.1准备工作43.2实验操作与记录43.3实验仪器整理4四、数据记录与处理6五、讨论75.1误差分析75.1.1对实验误差的定性分析75.1.2对双电桥测低电阻的实验误差的定量分析75.2实验改进建议95.2.1对实验原理的改进95.2.2对实验器材的改进115.3实验总结115.3.1实验经验教训：115.3.2实验感想与收获：1

2、2六、参考文献12中法工程师刘永超11241058摘要本文以“双电桥测低电阻”的实验报告为主要内容，通过与惠斯通电桥的对比，详细介绍了了开尔文双电桥测量低电阻的原理以及具体的实验过程，而后通过已取得的实验数据进行了严格的数据处理与不确定度的计算。并以实验数据对误差的进行了更为深入的分析，并根据自己实际操作实验的经历对本实验的实验仪器等提出了自己的看法，以及本次试验给自己的感受。关键词：开尔文双电桥、低电阻、误差、实验改进。一、实验原理惠斯通电桥（单电桥）测量的电阻，其数值一般在10～106之间，为中电阻。对于10以下的电阻，例如变压器绕组的电阻、金属材料的电阻等，测量线路的附加电

3、阻（导线电阻和端钮处的接触电阻的总和为10-4～10-2）不能忽略，普通惠斯通电桥难以胜任。如图1.1所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻与和是直接串联的，当和的大小与被测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测电阻的公式就不能准确地得出的值；再则，由于很小，如≈，电阻也应是小电阻，其附加电阻（图中未画出）的影响也不能忽略，这也是得不出准确值的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。它的电路原理见图1.2。其中均为可调电阻，为被测低电阻，为低值标准电阻。与图1.1对比，开尔文电桥做了两点重要改进：①增加了一个由、组成的桥臂。②和由两端接法改为四端接法

4、。其中构成被测低电阻，13中法工程师刘永超11241058是标准低电阻，常被称为电压接点，称为电流接点。图1.1单电桥附加电阻的影响图1.2开尔文电桥原理图在测量低电阻时，和都很小，所以与、相连的8个接点的附加电阻（引线电阻和端钮接触电阻之和）～～，和间的连线电阻，间的电阻，间的电阻，间的电阻，间的电阻，均应给予考虑。于是，开尔文电桥的等效电路如图1.3(a)所示。其中远小于，远小于，远小于，远小于，均可忽略。、、可以并入电源内阻，不影响测量结果，也不予考虑。需要考虑的只有跨线电阻。简化后的电路如图1.3(b)所示。(a)开尔文电桥的等效电路(b)简化后的电路图1.3调节使电桥平

5、衡。此时，，且有13中法工程师刘永超11241058三式联立求解得表面看来只要保证，即可有，附加电阻的影响就可以略去。然而绝对意义上的实际上做不到，这时就可以看成与一个修正值的叠加不难想见，再加上跨线电阻，就可以在测量精度允许的范围内忽略的影响。通过这样两点改进，开尔文电桥将和的接线电阻和接触电阻巧妙地转移到电源内阻和阻值很大的桥臂电阻中，又通过和的设定，消除了附加电阻的影响，从而保证了测量低电阻时的准确度。为保证双电桥的平衡条件，可以有两种设计方式：①选定两组桥臂之比为,将做成可变的标准电阻，调节使电桥平衡，则计算的公式为。式中成为比较臂电阻，为电桥倍率系数。②选定为某固定阻值

6、的标准电阻并选定为某一值，联调与使电桥平衡，则计算的公式变换为此时或为比较臂电阻，或为电桥倍率系数。实验室提供的型单双电桥采用的是第②种方式。二、实验仪器电阻箱、指针式检流计、固定电阻两个（标称值相同、但不知准确值）、直流稳压电源、滑线变阻器（48、2.5A）、待测电阻、开关等、13中法工程师刘永超11241058型单双电桥、FMA型电子检流计、换向开关、四端钮标准电阻（0.001）待测低电阻（铜杆）数显卡尺等。三、主要步骤3.1准备工作i.检查实验仪器是否完备。ii.检查仪器是否完整，有无损坏。iii.将有开关的仪器均调至关闭状态，滑线变阻器电阻调至最大。3.2实验操作与记录图

7、3.1实验电路i.参照图3.1所示连接电路，调节至一定值。打开电源开关，合上S，调节使电流表指示为1A。打开电子检流计，调零并预热。ii.将电阻拨至估计值，接粗调开关，联调使检流计指数大致为零。iii.接细调开关，联调至检流计指数为零。iv.读出示数并记录v.将开关调至相反方向，重复i～iv的操作。vi.改变铜丝长度，合上S，调节使电流表指示为1A，重复i～v的操作至测够7～8组数据。vii.测量铜杆直径，在铜杆不同部位测量8次。3.3实验仪器整理13中法工程师刘永超112410