大学物理实验：双臂电桥.ppt

* * 双 臂 电 桥 ? 电磁学系列 6 浙江大学物理实验中心 双臂电桥又名开尔文电桥，是一种测量低值 电阻（一般在10 -5? ~ 1? 之间）的常用仪器，测量准确度较高。在测量低电阻时，连接线的电阻、接头的接触电阻（一般为10-3?10-4?的数量级）都将给测量结果带来不允许的误差。因此就必须想办法消除或减小接线电阻和接触电阻对测量结果的影响。双臂电桥就是为了解决这些矛盾而设计出来的。 一、实 验 目 的 1、熟悉双臂电桥测量低电阻的原理。 2、了解单臂电桥与双臂电桥的关系和区别。 3、学会QJ-44型双臂电桥测量低电阻的方法。 二、实 验 原 理 见图： r1-4是接线电阻，由图可见。电压表测量的电阻两端还包含r1-2，当R与r1， r2 同数量级时将带进的误差就很大， 1、接线电阻与导线本身电阻对实验的影响 A V R r1 r2 r3 r4 2、四端接入法消除误差： V r1 r2 r3 r4 C C P P P C C C P P 电压接线 电流接线 四端接入法如图所示，r1—4同样是接线电阻，然电路变成电压表串联r3-4与R并列，由于电表内阻远大于r3，r4，因此它们的影响可以忽略不计。下图就是四端接入法装置。 R 四端接入装置 3、双臂电桥原理 Ig=0时 令R/R1=Rˊ/R2 , 3、双臂电桥原理 I1 R1 R2 R3 R4 G r1 r2 r3 r4 Rx Ro ro r5 r6 A F B H C D E mA i I0 当C，D电位相等，即电桥平衡时，G零指示。这时： 则： 同理 和 假如满足： R1 ,R2, R3, R4分别大大于r1，r2， r3，r4方程简化为: 将两式相比： 如果调节标准电阻箱使电桥平衡有R3= R1 , R4=R2 则： 需要满足的条件 A: 要求I0比i 至少要大4到5个数量级以上，因此R3，R4要比 r0 大得多，这样可以保证大多数电流从 r0 流过。 B: R1 , R2 , R3 ,R4的电阻值应适当取得大一些，但不能无限地扩大，这样要引起灵敏度的下降。 把四端接法的低电阻（如待测低电阻和比较臂低电阻）接入原单臂电桥，这样就多了一臂，最后就演变成为上图的双臂电桥的电原理图。 为了保证电桥在调节平衡过程中同步协调，通常都采用两个机械联动转换开关，同时也就一定存在两个相等的比率，这样电桥有了两个比率臂，故有双臂电桥之称。 三、实 验 仪 器 实验仪器:QJ44双臂电桥面板介绍： 电源输入 检流计 指另调节 电流输入 电压输入 倍率 灵敏度调节 （逆时针到底，灵敏度最小） 电流放大器电源开关 测定臂细调 测定臂粗调 电源按钮 检流计按钮开关 操作要点： 1、将检流计电源开关“B1”开启，稳定后（大约5分钟）灵敏度逆时针到底，调节调零按钮使检流计指示为零。 2、用导线将被测电阻按四端接线的方式完成必要的连接。其中P—P是电压端：C-C是电流端。 3、估计被测电阻的大小，选择适当的倍率，先按B按钮后按G按钮，细心调节测定臂粗调与测定臂细调，使电桥平衡，逐渐提高电桥灵敏度，然后反复调节直到最灵敏度的位置方可以读数： RX=倍率 X （步进位数 + 测定盘读数） 4、测量完成后，将‘B1’开关关闭。 四、实 验 内 容 1、测定金属的电阻率和电导率 试用QJ-44型双臂电桥测出黄铜棒的电阻率 和电导率 。双臂电桥使用见说明书，数据 表格和数据处理自拟。 测量过程点击播放