双臂电桥测量低电阻实验

《双臂电桥测量低电阻实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、双臂电桥测量低电阻讲义引言用惠斯顿电桥测量中等电阻时，忽略了导线电阻和接触电阻的影响，但在测量1Ω以下的低电阻时，各引线的电阻和端点的接触电阻相对被测电阻来说不可忽略，一般情况下，附加电阻约为10-5~10-2Ω。为避免附加电阻的影响，本实验引入了四端引线法，组成了双臂电桥（又称为开尔文电桥），是一种常用的测量低电阻的方法，已广泛的应用于科技测量中。【一】实验目的1．了解四端引线法的意义及双臂电桥的结构；2．学习使用双臂电桥测量低电阻；3．学习测量导体的电阻率。【二】实验仪器QJ—19型单双臂电桥，待测电阻，电流，游标卡尺，千分尺，灵敏检流计

2、，标准电阻，反向开关，电阻箱，导线等。QJ—19型单双臂电桥简介QJ—19型电桥线路如图，板面布置如图1所示。它是一种单双臂两用电桥，当作单臂电桥时，把3、4短路，在5、6上接上待测电阻，9、10接上电源即可进行测量。它在结构上使R和Rˊ为同轴调节，保证两电阻值总是相等，在作双臂电桥使用时，调节R1=R2。这样就保证了测低电阻时所要求的条件。现在介绍作双臂电桥使用的方法图1QJ-19型电桥原理图像使用时，将检流计、标准电阻和待测电阻的电位接头P1、P2分别接到“电计”、“标准”和“未知”（双）接线柱上。待测电阻和标准电阻的电流接点（J1、J2

3、）相串联后通过反向电键盘再通过可变电阻和电流表与电池两极相连，如图2所示。QJ-19型电桥面板图5板面上的粗、细和短路按钮，分别是检流计支路开关S1、S2和S3。R和Rˊ是采取同轴调节（面板上只标出R）各由五个十进盘电阻组成，分别为×100，×10，×1，×0.1、×0.01Ω。R的数值决定待测电阻的有效位数。另一对比率臂R1和R2分别可调节成104、103、102、10四个阻值。作双臂电桥使用时必须使R1=R2。R1和R2的取值根据Rs和Rx数量级而定，必须保证R的×100档取非零值。图2双臂电桥测量低电阻在正确使用条件下，QJ-19型电桥

4、测量的误差分布是量程相对误差E10-5~10-4±0.5%10-4~10-3±0.1%10-3~102±0.05%灵敏检流计的使用方法参见本套教材基础部分§2-2【三】实验原理1.四端引线法测量中等阻值的电阻，伏安法是比较容易的方法，惠斯顿电桥法是一种精密的测量方法，但在测量低电阻时都有发生了困难。这是因为引线本身的电阻和引线端点接触电阻的存在。图1为伏安法测电阻的线路图，待测电阻RX两侧的接触电阻和导线电阻以等效电阻r1、r2、、、r3、r4表示，通常电压表内阻较大，r1和r4对测量的影响不大，而r2和r3与RX串联在一起，被测电阻（r2+

5、RX+r3），若r2和r3数值与RX为同一数量级，或超过RX，显然不能用此电路来测量RX。若在测量电路的设计上改为如图2所示的电路，将待测低电阻RX两侧的接点分为两个电流接点C-C和两个电压接点P-P，C-C在P-P的外侧。显然电压表测量的是P-P之间一段低电阻两端的电压，消除了r2、和r3对RX5测量的影响。这种测量低电阻或低电阻两端电压的方法叫做四端引线法，广泛应用于科技测量中。例如为了研究高温超导体在发生正常超导转变时的零电阻现象和迈斯纳效应，必须测定临界温度Tc，正是用通常的四端引线法，通过测量超导样品电阻R随温度T的变化而确定的。低

6、值标准电阻正是为了减小接触电阻和接线电阻设有四个端钮。图1伏安法测电阻图2四端引线法测电阻2.双臂电桥测量低电阻用惠斯顿电桥测量电阻，测出的RX值中，实际上含有接线电阻和接触电阻（统称为Rj）的成分（一般为10-3~10-4Ω数量级），若Rj/RX

7、x是采用四端引线的接线法，电流接点为C1、C2（Rs在实物上是较粗的，Rx在实物上是外侧两接点）；电位接点P1、P2（Rs在实物上是较细的，Rx在实物上是内侧两接点）。被测电阻则是Rx上P1、P2间的电阻。图3双臂电桥测低电阻测量时，接上被测电阻Rx，然后调节各桥臂电阻值，使检流计指示逐步为零，则Ig=0时，根据基尔霍夫定律可写出以下三个回路方程。式中r为Cs2和Cx1的线电阻。将上述三个方程联立求解。可写成下列两种不同形式。5由此可见，用双臂电桥测电阻，Rx的结果由等到式右边的两项来决定，其中第一项与单臂电桥相同，第二项称为更正项。为了使双

8、臂电桥求Rx的公式与单臂电桥相同，使计算方便，所以实验中可设法使更正项尽可能做到为零。在采用双臂电桥测量时，通常可采用同步调节法，令R/R1=Rˊ/R2，使得更正项