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1、實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膙1.了解雙臂電橋測低電阻的原理；v2.學會用雙臂電橋測低電阻；v3.用雙臂電橋測量導(dǎo)體的電阻率。實驗儀器和用具實驗儀器和用具 QJ44型直流雙臂電橋，螺旋測微計，銅絲，米尺，直流電源。010-1020-201001010.10.010.010.020.030.000.100.040.050.060.080.07雙臂電橋雙臂電橋C1C2P1P2調(diào)零調(diào)零靈敏度靈敏度ONOFF+BG倍率選擇倍率選擇QJ -44型雙臂電橋的儀器面板示意圖型雙臂電橋的儀器面板示意圖vQJ44型直流雙臂電橋使用方法：v（1）在儀器底部電池盒中裝上5節(jié)1號干電池，或在外接電源接線柱“B外”上接入1.52伏
2、容量大于10安培小時的直流穩(wěn)壓電源，并將“電源選擇”開關(guān)拔向相應(yīng)位置。v（2）將檢流計指針調(diào)到“0”位置。v（3）將被測電阻的四端接到雙臂電橋的相應(yīng)四個接線柱上。v（4）估計被測電阻值，將倍率開關(guān)旋到相應(yīng)的位置上。v（5）當測量電阻時，應(yīng)先按“B”后按“G”按鈕，并調(diào)節(jié)讀數(shù)盤，使電流計重新回到“0”位。斷開時應(yīng)先放“G”后放“B”按鈕。注意：一般情況下，“B”按鈕應(yīng)間歇使用。此時電橋已處平衡，而被測電阻為v （倍率開關(guān)的示值）（讀數(shù)盤的示值）v（6）使用完畢，應(yīng)把倍率開關(guān)旋到“短路”位置上。XRv雙臂電橋（又稱開爾文電橋）是測量電阻的又一種方法。電阻按阻值的大小來分，大致可以分為三類：在1以下
3、的為低電阻；在1-106之間的為中電阻；106以上的為高電阻。電阻的阻值不同，它們的測量方法也不相同。例如，用惠斯通電橋測中電阻時，會忽略導(dǎo)線本身的電阻和接點處接觸電阻（總稱附加電阻）的影響，但用它測低電阻時，就不能忽略了。一般地說，附加電阻約0.001為左右。若所測低電阻為0.01，則附加電阻的影響可達10%。若所測低電阻在0.001以下，就無法得出測量結(jié)果了。對惠斯通電橋加以改進而成的雙臂電橋消除了附加電阻的影響，一般用來測量10-5-10之間的低電阻。一、伏安法測低電阻的一、伏安法測低電阻的困難與處理：困難與處理：如圖a是伏安法測電阻的電路圖，圖b是將RX兩側(cè)的接觸電阻、導(dǎo)線電阻的等效電
4、阻 r1、r2、r3、r4 表現(xiàn)出來的電路圖。（圖a）KAVRxE 由于電壓表內(nèi)阻較大，故 r1、r4對其影響不大可以忽略，而r2、r3與RX相比不能忽略，有時甚至超過RX，所以圖a不能用于低阻的測量。（圖b）VKARxr1r2r3r4E 解決上述問題的關(guān)鍵在于消除 r2和r3的影響。如圖c就可達到這個目的，它將低電阻RX 兩側(cè)的接點分別分為兩個電流接點cc和兩個電壓接點pp，這樣電壓表測量的是長為L的一段低值電阻兩端的電壓。這樣的四接點測量電路使低值電阻測量成為可能。（圖c）KAVRxCPECPVKARxr1r2r3r4E二、低值電阻的雙電橋原理 雙電橋測低電阻，就是將未知低電阻RX和已知標
5、準低電阻RS相比較，如圖d所示，r1、r2 、r3 、r4 為接觸電阻和導(dǎo)線電阻，比較RX與RS 兩端電壓時，用通過兩個分壓電路adc和b1bb2去比較b、d兩點的電勢。由于R1、R2、R3、R4的阻值較大，其兩端的接觸電阻和導(dǎo)線的電阻可忽略不計。r1r2r3KEabcdR1R2R4R3RGGAb1b2RSRx（圖 d）當R1、R2、R3、R4取某一值時可使IG=0,即Ubc=Udc如圖d所示，設(shè)通過RX的電流為I，則)(21222122212221SScbbbbcRRRRrIIRRRRIrURRRUUacU433RRRdcUIsxRrR2433RRR=由于r2 R1,r2 R2.上兩式中取
6、相除得：則 當 時，可以消除接觸電阻r2的影響。IIISRr2)111(2134234XRRRRrRRRRS4321RRRR=SSXRRRRrRRRrRR21224332)(此時 即滿足 和 的條件下，可以用上式算出未知低值電阻 。34XRRRRS0GI4321RRRR三、實驗內(nèi)容v一段導(dǎo)體的電阻與該導(dǎo)體的材料的物理性質(zhì)及其幾何形狀有關(guān)。實驗指出，導(dǎo)體的電阻與其長度L成正比，與其橫截面積S成反比，即v （4-6）v式中的比例系數(shù) 稱為導(dǎo)體的電阻率，其大小表示導(dǎo)電材料的性質(zhì)。設(shè)某段導(dǎo)線的橫截面為圓型，直徑為d，則v （4-7）SLRRLdLSR42v（1）將一段圓柱形導(dǎo)體（如銅絲、鉛棒或鐵棒等）
7、按“四端電阻”的形式，如圖4-4所示，連接在雙臂電橋的P1P2C1C2的4個接線柱上，測出P1P2間電阻R。v（2）根據(jù)選用導(dǎo)體粗細的不同，合理選用螺旋測微計測量出導(dǎo)體的直徑d。在不同段十字方向共測量5次，求出平均值。v（3）用米尺測量出P1P2間的長度L。v（5）由公式（4-7）計算出電阻率 ，并用測量不確定度表示結(jié)果。dlRXd12345 電橋測量的不確定度：電橋測量的不確定度：.雙臂電橋的精確度等級與所選擇的倍率有關(guān)；電橋各級倍率與雙臂電橋的精確度等級與所選擇的倍率有關(guān)；電橋各級倍率與有效量程、精確度等級指數(shù)的關(guān)系可見下表：有效量程、精確度等級指數(shù)的關(guān)系可見下表：倍率倍率 有效量程有效量
8、程(歐姆歐姆)準確度等級指數(shù)準確度等級指數(shù)(a)100 1-11 0.2 10 0.1 1.1 0.2 1 0.01 0.11 0.2 0.1 0.001 0.011 0.5 0.01 0.0001 0.0011 1maxR%maxRaxRv【注意事項】v1.連接用的導(dǎo)線應(yīng)短而粗，各接頭必須干凈、接牢，避免接觸不良。v2.由于通過待測電阻的電流較大，在測量過程中，通電的時間應(yīng)盡量短暫。v3.測量導(dǎo)體的電阻率，在連接電橋前雙臂電橋中的檢流計要先調(diào)零。v4.雙臂電橋使用結(jié)束后，要關(guān)閉電源開關(guān)。使用操作要點：使用操作要點：.雙臂電橋用以測量低值電阻，待測電阻須依四端接法接入電橋；.使用電橋之前，應(yīng)先選擇倍率C的取值。C可由粗測阻值和電橋讀值來估算其數(shù)值；.C的取值應(yīng)使電橋讀值有最多的有效位數(shù)（四位）；.儀器的工作電源可以內(nèi)接，也可以外接；.使用儀器以前，先接通電源，預(yù)熱五分鐘；.注意調(diào)節(jié)檢流計零位；靈敏度先調(diào)節(jié)至最小、操作中逐步提高測量靈敏度；.在最高靈敏度條件下進行最后測量，電橋讀數(shù)等于步進粗調(diào)盤的讀數(shù)與滑動細調(diào)讀 數(shù)之和；電阻測量結(jié)果為電橋讀數(shù)與倍率之積；.電橋測量操作盡可簡短，避免較工作大電流長時間通電運行引起測量誤差或危及儀器安全；.按扭 B 和 G 應(yīng)間歇使用（躍接），不要鎖??；
4實驗四 直流雙臂電橋測量低值電阻
