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1、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10-310-4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
2、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AVRr1r2r3r42、四端接入法消除误差：Vr1r2r3r4CCPPPCCCPP电压接线电流接线四端接入法如图所示， r14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=R/R2 ,3、双臂电桥原理I1R1R2R3R4Gr1r2 r3r4RxRoro r5r6AFBHCDE mAiI0当C，D电位相等，即电桥平衡时 ，G零指示。
3、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
4、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PP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
5、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2、测定金属的电阻温度系数导体的电阻随温度不同有所变化,金属的电阻随温度的 变化关系为：中的R和R0分别表示tC和0C时的电阻，是常数，即待测 材料的电阻的温度系数。为了避免在0C时测量R0，可从 R1=R0（1+t）及R2=R0（1+t）两式中消去R0得：从上式可知：测定，必
6、须先测定t1、R1、t2、R2。t1、t2 可以温度控制器上读出。R1、R2用“QJ-44型直流双臂电桥 ”来测量。（1）测量装置被测电阻封接在一个密封 的金属罐内，其中心有一盛有 机油的小罐（既绝缘又使其导 热均匀）把被测电阻与加热装 置都浸入油中，然后密封金属 外盖。实验装置见下图。C P P C测定金属的电阻温度系数装置被测电 阻机油加热器外盖冷却风扇接加温与温度控制注意:储油罐注入约三分之二深 度的机油，测量电阻应慢慢放 入储油罐内，并防止溢油。 加温装置的使用与操作（1）将被测电阻的四引出端分别按电压，电流端与双臂电桥完成连接。（2）启动加热器的电源，注意一下启动时的显示温度，接着设
7、定温度的范围，一般大约定在90度左右。(3）每当升高5C左右测一次电阻和温度并作记录 ，一直做到90度左右，视情况而定。(4) 停止加温，启动风扇降温，在刚才记录数据的 温度上，再记录下降温时的数据，作平均值。注：实验也可以先直接加热到设定的温度，然后慢慢降温，只 测降温数据作出实验结果。测量操作（5）充分利用实验数据，用数据组合分别代入式（1）求出，再求其平均值。（6）作出Rt-t的曲线，根据曲线求出值（或上机进行数据处理）。试与用（1）式求得的的平均值作比较，分析两者产生差异的原因？测量过程点击播放五、注 意 事 项1、在加温过程中，加温装置所显示的温度采 用即时即读，并将读下的温度作为测量的起始点， 然后每增加几度，记录一个数据。2 、在做降温操作时，可以打开炉盖，启动降 温风晒扇，节省实验时间。3、加温装置严禁干烧，实验前应该检查有无 加油。4、实验结束后，将仪器整理放好，桌面整理 干净。
