雙臂電橋測低電阻試驗報告

1、For pers onal use only in study and research;not for commercial use膄For pers onal use only in study and research;not for commercial use蚈基礎(chǔ)物理實驗報告莄薃學(xué)院： 國際軟件學(xué)院專業(yè)： 數(shù)字媒體技術(shù)2011 年_6_月日羋蝿實驗名稱螇雙臂電橋測低電阻羂姓名肇陳魯飛薆年級/班級裊10 級原軟工四 班莂學(xué)號蝿2010302580145薈一、實驗?zāi)康乃?、實驗?nèi)容及原始數(shù)據(jù)羃二、實驗原理五、實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果（數(shù)據(jù)表格、現(xiàn)象等）袁三、實驗設(shè)備及工具六、實驗結(jié)果分析（實驗

2、現(xiàn)象分析、實驗中存在問題的討論）二、蕿實驗?zāi)康南?.了解測量低電阻的特殊性。莆2掌握雙臂電橋的工作原理。芀3 用雙臂電橋測金屬材料（鋁 銅）的電阻率。艿二、實驗原理蕆我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對低值電阻測量結(jié)果產(chǎn)生影響的。例如用安培 表和毫伏表按歐姆定律R=V/ I測量電阻Rx,電路圖如圖 1 1 所示，圖1測量電阻的電路圖羄考慮到電流表、毫伏表與測量電阻的接觸電阻后，等效電路圖如圖2 所示。羀由于毫伏表內(nèi)阻 Rg 遠大于接觸電阻 R3和 R4,因此他們對于毫伏表的測量影響可忽略不計，此時按照歐姆定律R R= V/1 1得到的電阻是（Rx+ Ri+ Ri2）o當待測電阻 Rx 小于 1

3、乂時，就不 能忽略接觸電阻 Ri和 R2對測量的影響了。蒈因此，為了消除接觸電阻對于測量結(jié)果的影響，需要將接線方式改成下圖3 方式，將低電阻 Rx 以四端接法方式連接，等效電路如圖4。此時毫伏表上測得電眼為Rx 的電壓降，由 Rx = V/1 即可準測計算出 Rx。接于電流測量回路中成為電流頭的兩端（A、D），與接于電壓測量回路中稱電壓接頭的兩端（B、C）是各自分開的，許多低電阻的標準電阻都做成四端鈕圖2等效電路方式o螀根據(jù)這個結(jié)論，就發(fā)展成雙臂電橋，線路圖和等效電路圖5 5 和圖 6 6 所示。標準電阻 RnRn電流頭接觸電阻為 R Rnl、R Rin2，待測電阻 RxRx 的電流頭接觸電阻

4、為 RdRd、R Rix2，都連接到雙 臂電橋測量回路的電路回路內(nèi)。標準電阻電壓頭接觸電阻為R Rnl、R Rn2，待測電阻 RxRx 電壓頭接觸電阻為 氏、R R2，連接到雙臂電橋電壓測量回路中，因為它們與較大電阻R R、R R2、FbFb、R R 相串連，故其影響可忽略。(1)R螃由圖 5 5 和圖 6 6,當電橋平衡時，通過檢流計G G 的電流 IG= = 0,0, C C 和 D D 兩點電位相等,根據(jù)基爾霍夫定律，可得方程組（1 1）曲=厶塊+仏莇解方程組得5.R Ri、R R2、R R3、R R,使得成立，則（2 2）式中第 二項為零，待測電阻 RxRx 和標準電阻 RnRn 的接

5、觸電阻 R Rini、R Rix2均包括在低電阻導(dǎo)線 R R 內(nèi),則有蒈實際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，也很難完全做到瓦 H。為了減小 式中第二項的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻R Ri的阻值（R RjVO.001VO.001 ），使（2 2）式第二項盡量小，與第一項比較可以忽略，以滿足 式。蒆三、實驗設(shè)備及工具蟻本實驗所使用儀器有1.2.羈QJ36 型雙臂電橋（0.02 級） 6.JWY型直流穩(wěn)壓電源（5A15V、3.3.芅電流表（5A）、7.RP電阻、節(jié)通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時調(diào)節(jié)6.薄直流復(fù)射式檢流計（C15/4 或 6 型）8.0.001 二標準電阻（0.01 級）、7.7.肁超低電阻（小

6、于 0.001 二連接線9低電阻測試架（待測銅、鋁棒各一根）9.8.螂雙刀雙擲換向開關(guān)、千分尺、導(dǎo)線等。芇四.實驗內(nèi)容及原始數(shù)據(jù)羆用雙臂電橋測量金屬材料（銅棒、鋁棒）的電阻率先用（3 3）式測量 Rx,Rx,再用螄1 1 將銅棒安裝在測試架上，按實驗電路圖接線。選擇長度為50cm,50cm,調(diào)節(jié) R R, R R 為10001000 - ，調(diào)節(jié) R R 使得檢流計指示為 0,0,讀出此時 R R 的電阻值。利用雙刀開關(guān)換向， 正反方向各測量 3 3 組數(shù)據(jù)。膈2 2 選取長度 40cm40cm，重復(fù)步驟 1 1。莈3 3在 6 6 個不同的未知測量銅棒直徑并求D D 的平均值。肅4 4計算 2

7、 2 種長度的氏和 Q Q, ,再求 。膃5 5取 40cm40cm 長度，計算測量值！3 3 的標準偏差。羈6 將銅棒換成鋁棒，重復(fù)步驟 1 至 5膃實驗電路蚃實驗數(shù)據(jù):腿薅肂1葿2羋3蚄4蒂5腿鋁棒直徑肆4.991肆4.995羈4.998羀4.992肇4.990（mm）膅銅棒直徑（mm）薄4.984蝕4.981膈4.986芃4.985肄4.988莁40cm 鋁棒接入電路時 電阻（0）羆755蚅750蒃753賺751肇757螄50cm 銅棒接入電路時 電阻（0）袂2006袁2001聿2010肆2003莂2005螞40cm 銅棒接入電路時 電阻（C）祎1605芄1610螁1608肇1610羇1

8、607五.六.莃實驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果罿數(shù)據(jù)處理:蚅根據(jù)電阻率的計算公式以及Rx的表達式可以得到:襖蕿40cm 鋁棒接入電路時:螆鋁棒直徑平均值2二 D RRn4LR149914.995 4.992 49984990偵咋卄4.995mm芃測量所得電阻的平均值755750753荷757750,75”6袇那么計算得2游nD RRn8膝宀 _n=3.68 10 一 1】m4LR,螃50cm 銅棒接入電路時:肀銅棒直徑平均值6Z Di衿D = = 4.985m m6芄測量所得電阻的平均值6_ Z R膂R = V2006.16袀那么計算得2二 nD RRnRe靶宀-n=7.79 10 門 m4LRi蚇40c

9、m 銅棒接入電路時:薁銅棒直徑平均值6_ Z Di薀D = 4.985mm6螈測量所得電阻的平均值6送R荿R =V66_ Z Ri螅R1609J.6羈那么計算得_2董T D RRn4LR1衿直徑 D 的測量列的標準差為= 0.003 mm查表得 t 因子 tp=2.57，那么測量列 D 不確定度的 A 類評定為蚆t tP=0.003mm=0.003mmJnJn芆儀器(千分尺)的最大允差 儀=0.001mm，按照正態(tài)分布算，測量列的不確定度的B 類評疋膄uB(D)=c0003mm螂那么合成不確定度(R -R)2/(Rin-1蒲二21.1羋取 P=0.95，查表得 t 因子 tP=2.57 ,那么

10、測量列 R 不確定度的 A 類評定為= 7.85 101 m-(D)=袃(D Di)2in-1肁取 P=0.95,蚈U(D) tD)2kPuB(D)0.003mm,0.95電阻 R 的測量列的標準差為蝿t tP二（R）n螇儀器（電阻箱）為 0.02 級，那么儀=1608X0.02%Q=0.32Q,考慮到人的判斷相對來說比 較精確，因此認為UB（ R）= 儀=0.32Q o羂那么合成不確定度肇U（R叮學(xué)2“冋95薆又有 U ( Rn) =0.01%X0.001Q=1X10-7Q裊U (R1)=1000X0.02%Q=0.2Q莂U(L)=2mm蝿根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有：UQ2=4U(D)2.

11、U(R)2.*(出)2.U(L)2.U(R1)2PDRRnLR羃那么蕿=0.089蠆于是最終結(jié)果寫成:莆;一u( J =(7.84 _0.089) 10m,P =0.95芀六、 實驗結(jié)果分析艿實驗小結(jié):蕆1、從實驗結(jié)果來看，實驗數(shù)據(jù)比較好，兩次銅棒的測量所得電阻率比較接近。羄2、實驗過程中應(yīng)該注意對儀器的調(diào)零和保護。羀3、U(?)袁4UDD)2URV囂仆 a 嘗24、蒈實驗中測量同一組量時注意保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，不可中途拆卸，否則會造成比較大的系統(tǒng)誤差（特別是銅棒和鋁棒裝好后不要多次改變刀口的松緊）。5、6、本實驗原理比較簡單，但電路圖連接比較復(fù)雜，特別是電阻的四端接法應(yīng)注意正負極的 一致。注意事

12、項：1.先將鋁棒（后測銅棒）安裝在測試架刀口下面，端頭頂?shù)轿宦萁z擰緊。2.按線路圖電流回路接線，標準電阻和未知電阻連接到雙臂電橋時注意電壓頭接線順。3.檢流計在 X1 和X0.1 檔進行調(diào)零、測量，不工作時撥到短路檔進行保護。誤差分析：1、 由于檢流計對儀器穩(wěn)定性有很高的要求，而在實驗中很難做到。2、 R2/R 仁 R3/R 并不是嚴格成立的。3、 鋁棒不是很直，長度測量有偏差，但誤差分析是無法計算。思考題：1 在測量時，如果被測低電阻的電壓頭接線電阻較大（例如被測電阻遠離電橋，所用引線過 細過長等），對測量準確度有無影響？由于電壓頭支路上存在大電阻（一般大于1000Q）,接線電阻如果相對于大

13、電阻仍然比較小，與大電阻串聯(lián)時，阻值也是高階無窮小量（一般情況下），其影響仍然可以忽略不計,可以認為沒有影響；但如果接線電阻相對于大電阻在同一數(shù)量級上，則其影響就不能忽略了2 如果將標準電阻和待測電阻電流頭和電壓頭互換，等效電路有何變化，有什么不好？如果將他們的兩個接頭互相交換，等效電路圖中的兩個電阻就要更換位置。這樣做不好 的地方在于加大了待測電阻那邊的附加電阻，使得測量結(jié)果不正確。教師 評語評閱教師：年月日以下無正文僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.

14、Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la recherche uniquementades fins personnelles; pasades fins commerciales.TO員BKOgA.nrogeHKO TOpMenob3ymrnflCH6yHeHuac egoB u HHuefigoHMUCnO員B30BaTbCEBKOMMepqeckuxue貝EX.僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la re