基础物理实验研究性实验报告_双电桥测低值电阻

《基础物理实验研究性实验报告_双电桥测低值电阻》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基础物理实验研究性实验报告——双电桥测低值电阻1摘要学习QJ19型单双电桥的使用方法，理解了开尔文电桥的原理。电阻是电路的基本元件质疑，电阻值的测量是基本的电学测量，不同大小的电阻阻值测量方法也有所不同。常用电阻属于中电阻，其测量方法很多，多数也为大家所熟知。而随着科学技术的发展，常常需要测量高电阻与超高阻（如一些高阻半导体、新型绝缘材料等），也还需要测量低电阻与超低阻（如金属材料的电阻、接触电阻、低温超导等），对这些特殊电阻的测量，需要合适的测量电路，消除电路中的导线电阻，漏电电阻，温度的影响，才能把误差降到

2、最小，保证测量精度。双电桥是在单电桥的基础上发展的，可以减少甚至消除附加电阻对测量结果的影响，一般用来测量10-6至10Ω之间的电阻。1目录目录一．实验目的2二．实验原理2（1）惠斯通电桥2（2）开尔文双电桥3三．实验仪器4四．实验步骤4五．数据处理5六．讨论与感悟8（一）感悟与收获8（二）感想与建议9七．附表：原始数据记录109一．实验目的1.掌握平衡电桥的原理——零示法与电压比较法；2.了解双电桥测低值电阻的原理及对单电桥的改进；3.学习使用QJ19型单双电桥、电子检流计；4.学习电桥测电阻不确定度计算，巩

3、固数据处理的一元线性回归法。二．实验原理（1）惠斯通电桥图1惠斯通电桥是惠斯通于1843年提出的电桥电路。它由四个电阻和检流计组成，RN为精密电阻，RX为待测电阻（电路图如图1）。接通电路后，调节R1、R2和RN，使检流计中电流为零，电桥达到平衡，此时有RX=R1*RNR2。图2惠斯通电桥（单电桥）测量的电阻，其数值一般在10Ω～106Ω之间，为中电阻。若用单电桥测低值电阻(如图2所示），附加电阻R'与R″（引线电阻和端钮接触电阻等）和RX是直接串联的（如图2），而R'和R″的大小与被测电阻RX的大小相当、不能

4、被忽略，电阻RN也是小电阻，因此用单电桥测电阻的公式RX=RIRN/R2就不能准确地得出RX的值。9（2）开尔文双电桥图3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。其结构如图3所示，其中R1、R2、R3、R4均为可调电阻，RX为被测低电阻，RN为低值标准电阻。与惠斯通单电桥对比，开尔文电桥做了两点重要改进：1.加了一个由R2、R4组成的桥臂2.RN和RX由两端接法改为四端接法。其中P1P2构成被测低电阻RX，P3P4是标准低电阻RN，P1P2、P3P4常被称为为电压接点，C1C2、C

5、3C4称为电流接点。图5图4设计思想：将RN和RX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（如图4）。其中，由于电阻间的大小关系，电路图可以简化成图5所示。又通过R1R4=R2R3和R′≈0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。具体地，为保证双电桥的平衡条件，可以有两种设计方式：①保证R3/R1=R4/R2：a.选定两组桥臂之比为M=R3/R1=R2/R4，将RN做成可变的标准电阻，调节RN使电桥平衡;b.选定RN为某固定阻值的标准电阻并选定R1=R2为某一值，联调

6、R3与R4使电桥平衡。本实验所用QJ19型单双电桥采用的是第二种方式。9②保证R′≈0：用短粗导线连接Rx与RN。三．实验仪器QJ19型单双电桥，FMA型电子检流计，滑线变阻器（48Ω,2.5A），换向开关，直流稳压电源（0~3A），四端钮标准电阻（0.001Ω），待测低电阻（铜杆），电流表（0~3A），数显卡尺，中值电阻（阻值约为18kΩ）。四．实验步骤1、按图6所示连接电路，取电源电压为15V，调节滑线变阻器是电流表指示为1A；图62.保持铜杆上一个夹具的位置不变，改变另一个夹具的位置，从而改变接入电路的铜

7、杆的长度，进而改变接入电路的阻值。应注意的是每次移动的距离相同，共测量8个不同位置时连入电路的阻值（改变电流的方向，正反各测一次）。3.利用与铜杆固连的刻度尺记录下每次连入电路的铜杆的长度，同时利用数显卡尺测量该长度对应的铜杆的直径。9五．数据处理(1)计算公式调节R1、R2、R3、R4使电桥平衡。此时，Ig=0，I1=I3，I2=I4，I5=I6，VB=VD，且有以下三式I3R3=I4R4+I5RXI1R1=I2R2+I6RNI2R2+I4R4=(I5-I6)R’联立以上各式求解可以得到RX（2）采用线性回归

8、的方法处理数据：已知电阻的计算公式为R=ρl/S。令x≡l,y≡R,并设一元线性回归方程y=a+bx,其中b=ρ/S。由一元线性回归法的计算公式,a=y-bx可求出b，进而求得电阻率ρ=b*S。原始数据如下（由于铜杆长度有限，故最后一组长度变化为3mm）：次序12345678长度l/m0.050.100.150.200.250.300.350.38R正/10-5Ω31.462.493.