双电桥测低电阻的研究性的报告.docVIP

实验专题 双电桥测低值电阻 第 一 作 者 学号 院（系）名称 第二作者 学号 院系 基础物理实验研究性报告 ——双电桥测低值电阻 2012年11月6日 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之一，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，需要选择合适的电路，消除电路中导线电阻、漏电电阻、温度等的影响，才能把误差降到最小，保证测量精度。双电桥是在单电桥的基础上发展起来的，可以消除（或减少）附加电阻对测量结果的影响，一般用来测量10-5～10之间的电阻。 目录 目录 I 实验原理 1 实验仪器 4 实验步骤 5 1. 准备工作 5 2. 实验操作与记录 5 3. 实验仪器整理 5 数据记录与处理 5 一、 原始数据记录 5 二、 数据处理 7 讨论 8 1. 误差分析 8 2. 经验总结 8 3. 实验仪器改进建议 8 4. 实验感想与收获 9 附：原始数据记录单 10 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R和是直接串联的，当R和R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。其中构成被测低电阻，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 调节使电桥平衡。此时 且有 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，再加上跨线电阻足够小，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，M为电桥倍率系数。 ② 选定为某固定阻值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或 此时或为比较臂电阻，或为电桥倍率系数。实验室提供的QJ19型单双电桥采用的是第②种方式。 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、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。 实验步骤 准备工作 检查实验仪器是否完备。 检查仪器是否完整，有无损坏。 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。 实验操作与记录 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。 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。 接细调开关，联调至检流计指数为零。 读出示数并记录 将开关调至相反方向，重复i～iv的操作。 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。 测量铜杆直径，在铜