双臂电桥测低电阻实验报告.doc

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1、大学物理实验报告实验题目：开尔文电桥测导体的电阻率姓名：杨晓峰班级：资源0942学号：36日期：2010-11-16实验目的：1．了解双臂电桥测量低电阻的原理和方法。2．测量导体电阻率。3．了解单、双臂电桥的关系和区别。实验仪器本实验所使用仪器有双臂电桥、直流稳压电源、电流表、电阻、双刀双掷换向开关、标准电阻、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（AC15/4或6型）、千分尺（螺旋测微器）、米尺、导线等。实验原理：双臂电桥工作原路：工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻。Rx和Rn各有两对端

2、钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在lOΩ以上。在结构上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或R2'的同时，R1'和R2'也会随之变化，并能始终保持　　测量时接上RX调节各桥臂电阻使电桥平衡。此

3、时，因为Ig＝0，可得到被测电阻Rx为1、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方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接　　图1直流双臂电桥工作原理电路　　可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻Rz和R1的比值及比较用可调电阻Rn而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时　　被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数　　因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。　　只要能保证，R1、R1'、R2和R2'均大于1OΩ，r又很小，且接线正确，直流

4、双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。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） (1)解方程组得(2) 通过联动转换开关，同时调节R1、R2、R3、R，使得成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、Rix2均包括在低电阻导线Ri内，则有(3)实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到。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<

5、0.001W)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足(3)式。金属电阻率的测定1、按图5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52、由长到短分别测量铜杆不同长度的电阻（每隔5cm测一次，总共至少6次）；3、用数显卡尺在铜杆的不同部位测量其直径多次并记录。实验内容及步骤：1．电阻及电阻率的测量。（1）将铜棒按4端接法接入双臂电桥C1P1C2P2接线柱，估计北侧电阻，选择适合的倍率，接通电源，按下电源，按下粗细调节钮、调整Rn使电桥平衡，记录Rn值有公式算出Rx的值，测Rn5次。（2）用卡尺

6、测出铜棒长度L，用千分尺在铜棒不同位置测出铜棒的直径D、5次，记录在表格中，有公式求出铜的电阻率p2．金属电阻温度系数的测定（1）。测量电阻的R-t曲线，并根据曲线计算电阻的温度系数。首先，将YJ-HW-II型实验仪的“电缆”座通过电缆与恒温箱连接。将实验仪左侧开关置于“设定”，选择所需温度点，调节温度“粗选”、“细选”使到达合适位置。然后按下开关使置于“测量”。打开加热开关，观察仪器显示至选定温度并稳定下来后，将电阻插入恒温箱中，稍侯电阻升温结束，把信号接入实验仪的输入端，得到选定温度上Pt100的电阻值。    2、重复以上步骤，

7、分别测量设定温度为600C、700C、800C、900C、1000C时Pt100电阻的值。根据所记录的数据，绘出R-t曲线。并在曲线上选取不同两点，计算电阻的温度系数。3.用双臂电桥测出电阻的精确值。数据记录：电阻R的值测次12345Rn测量次数12345平均铜杆直径d（mm）铜棒的值：数据处理：以电阻1#为例估算不确定度，表示结果。R===R===Rx=（R+R）/2==S=△n/（△R/R）==电阻箱引入误差，式中N为转盘数，R为使用值，m为电阻箱等级，比例臂m取0.1，比较臂m取0.02。按均匀分布：======检流计平衡指示不

8、确定度为：==传播率为：===测量结果：Rx=（）；P=0.683；E=思考题：1．电桥平衡后，若各桥臂电阻保持不变，只把检流计和电源的位置互换，是否仍能平衡？说明理由。2．分析电路原理图，若改变R/R时，G的指针只发生