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1、直流双臂电桥实验刘金环n电阻按照阻值大小可分为高值电阻 (100K以上)、中值电阻(1 100K) 和低值电阻(1 以下)三种n一般说导线本身以及和接点处引起的电路 中附加电阻约为10-3，这样在测低电阻 时就不能把它忽略掉。实验序n n用直流单臂电桥测量电阻时，如果用直流单臂电桥测量电阻时，如果 被测电阻为被测电阻为0.01 0.01 ，附加电阻的影响，附加电阻的影响 达到达到10%10%；如果被测电阻为；如果被测电阻为0.0010.001， 则完全被附加电阻所掩盖而无法测量则完全被附加电阻所掩盖而无法测量 。n用单臂电桥测量电阻将由于附加电阻的存 在而给测量结果带来不可忽视的影响。对 惠斯
2、通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称 开尔文电桥)，通过四端接线的作用消除或 减小了附加电阻对测量结果的影响，适用 于10-5-102电阻的测量。n本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基 础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。预习要点1.直流单臂电桥测低电阻遇到的困难; 2.四端钮电阻转移附加电阻的作用; 3.QJ42双臂电桥使用要点; 4.测量导体电阻率的方法。一、实验目的和学习要求n 学习直流双臂电桥测低值电阻的原理和 方法。掌握测量低电阻的特殊性和采用四 端接法的必要性。 n了解QJ42型直流双臂电桥的面板结构和 使用方法。 n用QJ42型直流双臂电桥测金属材料的低 电阻，求金属材料的电阻率。
3、二、实验原理 1.金属材料的电阻率 n式中S为导体材料的横截面积，Rx为测得导体材料的电阻值， l为对应于电阻Rx的导体材料的长度。 四端钮电阻的作用n在低电阻两端外侧再增加两个接触端钮，就成为 四端钮电阻，其中P1-P2为所要使用（或测量）的 电阻。通常称J1和J2为电流端，P1与P2为电压端， 电压端必须处在电流端之间。下面就电流表扩大 量程时分流电阻的接法说明四端钮电阻的作用。J2J1P1P2四端钮电阻n图a接法的分流电阻实际上包括和A、B、C、D四点 的接触电阻和AC、BD两段导线的电阻。n图b的分流电阻仅包括和C、D两点的接触电阻；A 、B两点的接触电阻和AC、BD两段导线的电阻归入
4、 了微安表支路，而它们远小于微安表的内阻，对 分流的影响可忽略。AB AAAABADCDCDCB四端钮电阻对附加电阻的转移作用abcn图c中A、B、C、D四点的接触电阻以及P1A、P2B两 段导线的电阻都归入了微安表支路而忽略，分流 电阻的阻值就等于P1、P2之间的电阻值，该阻值 可以做得很准确，从而保证了准确分流。AB AAAABADCDCDCB四端钮电阻对附加电阻的转移作用abcn n如图，附加电阻如图，附加电阻R R、RR、RAxRAx和和RxGRxG不再直接与不再直接与 RxRx串联。其中串联。其中RR和和RxGRxG分别归入到电源和检流计分别归入到电源和检流计 回路中，它们不影响电桥
5、的平衡；而回路中，它们不影响电桥的平衡；而RAxRAx归入桥归入桥 臂电阻臂电阻RARA中，中，RARA可以取值较大，故可以取值较大，故RAxRAx的影响可的影响可 以忽略。以忽略。n n由此可见，四端钮电阻的由此可见，四端钮电阻的 作用是转移附加电阻相对被作用是转移附加电阻相对被 测电阻的位置，从而可消除测电阻的位置，从而可消除 （或减小）附加电阻对被测（或减小）附加电阻对被测 电阻的影响。电阻的影响。 直流双臂电桥的电路结构n当检流计G中无电流时，RA和RB上通过的电流相 等，Ra和Rb上通过的电流相等，Rx和Rn上通过的 电流相等，由B点和D点的电位相等，n n此式就是直流双臂电桥的平衡
6、条件。此式就是直流双臂电桥的平衡条件。将Rx和标准电阻RN采用四端四端 钮电阻接入电桥消除附加电阻的钮电阻接入电桥消除附加电阻的 影响影响，就必须再加入一组桥臂电 阻Ra和Rb，把单臂电桥发展为双 臂电桥，也称凯尔文电桥。三、仪器介绍 nQJ42型直流双臂电桥是测量 11以下电阻的直流平衡电桥 ，用来测量金属的导电率、电 机、变压器绕阻的直流电阻、 电刷、开关的接触电阻以及各 类低值直流电阻。仪器的总有 效量程为0.000111。仪器使用的参考条件为：n环境温度201.5，相对湿度4060；n仪器内附电源节号干电池（并联使用） ，外接电源时，可接1.5容量大于10hA的直流电 源；n指零仪表电
7、流常数为210-6A格，阻尼时间小于 4s。QJ42型直流双臂电桥的面板示意图和原理线路图 测量时，将待测电阻Rx按四端钮接线法接在相应的 接线柱上。指零仪表下边的按钮B为电源开关按钮 ，G为检流计开关按钮。倍率调节分为1、10-1 、10-2、10-3、10-4五档，可根据待测电阻的 阻值范围进行选择。 n比较臂转盘电阻的调节范围为111。接好待测 电阻后，选择适当的比率，接通电源B，再按下检 流计接通按钮G，调节读数盘，使检流计指零。调 节时，动作要轻，注意阻尼影响。n被测电阻的阻值 Rx倍率读数盘示值 四、使用注意事项n 测量具有大电感的低值电阻时，由于电源断开 而出现的感应电动势会冲击
8、指零仪表，为防止损 坏指零仪器，测量时应先接通B，后接检流计按钮 G； 断开时应先断开G，后断开B。 n 四端钮电阻的电流端与电压端不允许混接，否则双桥不能调节平衡，在连接Rx与Rn时，须采用 短粗导线，连接要牢固。 n电桥不用时，将倍率开关旋至短路位置。仪器 长期不用时，应将内附电池取出，以防腐蚀机件 。n 测量0.00010.01的电阻时，工作电流较大 ，电源按钮应间歇使用。 n 仪器使用时应避免阳光曝晒，严防剧烈震动， 初次使用和隔一定时间再使用之前，应将倍率开 关和读数盘旋动几次，使接触部分接触良好，确 保测量的准确度。 五、实验内容n用QJ42型直流双臂电桥测铜导体材料的电阻 率 将
9、铜导体材料上的四个接线端钮，分别接入双 臂电桥中对应的四端钮上，注意用短粗导线连接牢 固。 检查检流计的机械零点。根据铜导体材料的电 阻值，选择合适的比率，分别准确测出5根铜导体 材料的低电阻值。 用游标卡尺测出各铜导体材料的宽度D，用钢直 尺测出每个铜导体材料的长度 （对应于阻值Rx的 杆的长度）。分别计入数据表格中。六、数据处理 1.计算铜导体材料的电阻率及其不确定度 分别计算各铜导体材料的电阻率，求出 的算术平均值， 计算电阻率的标准不确定度 。2.2.根据根据 = =SRx/lSRx/l ，有，有Rx=Rx=ll/S /S ， 拟合拟合RxlRxl 直线，求出直线的斜率直线，求出直线的斜率K K，则电阻，则电阻 率率 =SKSK3. 3. 给出实验结果。给出实验结果。
