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1、-根底物理实验报告学院： 国际软件学院 专业： 数字媒体技术 2011年6月 3日实验名称双臂电桥测低电阻姓 名鲁飞年级/班级10级原软工四班学 号45一、实验目的 四、实验容及原始数据二、实验原理 五、实验数据处理及结果数据表格、现象等三、实验设备及工具 六、实验结果分析实验现象分析、实验中存在问题的讨论一、 实验目的1.了解测量低电阻的特殊性。2.掌握双臂电桥的工作原理。3.用双臂电桥测金属材料铝.铜的电阻率。二、实验原理我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律RVI测量电阻R*，电路图如图 1 所示，考虑到电流表、毫伏表与测量电阻的接触
2、电阻后，等效电路图如图 2所示。由于毫伏表阻Rg远大于接触电阻Ri3和Ri4,因此他们对于毫伏表的测量影响可忽略不计，此时按照欧姆定律RVI得到的电阻是R*+ Ri1+ Ri2。当待测电阻R*小于1时，就不能忽略接触电阻Ri1和Ri2对测量的影响了。因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下列图 3方式，将低电阻R*以四端接法方式连接，等效电路如图 4 。此时毫伏表上测得电眼为R*的电压降，由R* = V/I即可准测计算出R*。接于电流测量回路中成为电流头的两端(A、D)，与接于电压测量回路中称电压接头的两端(B、C)是各自分开的，许多低电阻的标准电阻都做成四端钮方式。根据
3、这个结论，就开展成双臂电桥，线路图和等效电路图5和图6所示。标准电阻Rn电流头接触电阻为Rin1、R in2，待测电阻R*的电流头接触电阻为Ri*1、R i*2，都连接到双臂电桥测量回路的电路回路。标准电阻电压头接触电阻为Rn1、R n2，待测电阻R*电压头接触电阻为R*1、R*2，连接到双臂电桥电压测量回路中，因为它们与较大电阻R1、R 2、R3、R相串连，故其影响可忽略。由图5和图6，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组1 (1) 解方程组得 (2) 通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得成立，则2式中第二项为零，
4、待测电阻R*和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、R i*2均包括在低电阻导线Ri，则有 (3) 实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到。为了减小(2)式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻Ri的阻值(Ri0.001)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比拟可以忽略，以满足(3)式。三、实验设备及工具本实验所使用仪器有1. QJ36型双臂电桥0.02级 6.JWY型直流稳压电源 5A15V、2. 电流表5A、 7.RP电阻、3. 直流复射式检流计C15/4或6型 8.0.001 标准电阻0.01级、4. 超低电阻小于0.001 连接线 9.低电阻测试架待测铜、铝棒各一根、5. 双刀双掷换向
5、开关、千分尺、导线等。四实验容及原始数据用双臂电桥测量金属材料铜棒、铝棒的电阻率，先用3式测量R*,再用 求 。1将铜棒安装在测试架上，按实验电路图接线。选择长度为50cm，调节R1，R2为1000，调节R使得检流计指示为0，读出此时R的电阻值。利用双刀开关换向，正反方向各测量3组数据。2选取长度40cm,重复步骤1。3在6个不同的未知测量铜棒直径并求D的平均值。4计算2种长度的 和，再求 。5取40cm长度，计算测量值的标准偏差。6将铜棒换成铝棒，重复步骤1至5。实验电路实验数据：12345铝棒直径mm4.9914.9954.9984.9924.990铜棒直径mm4.9844.9814.98
6、64.9854.98840cm铝棒接入电路时电阻W75575075375175750cm铜棒接入电路时电阻W2006200120102003200540cm铜棒接入电路时电阻W16051610160816101607五 实验数据处理及结果数据处理：根据电阻率的计算公式以及R*的表达式可以得到：40cm铝棒接入电路时：铝棒直径平均值测量所得电阻的平均值则计算得50cm铜棒接入电路时：铜棒直径平均值测量所得电阻的平均值则计算得40cm铜棒接入电路时：铜棒直径平均值测量所得电阻的平均值则计算得直径D的测量列的标准差为取P=0.95，查表得t因子tP=2.57，则测量列D不确定度的A类评定为仪器千分尺
7、的最大允差仪=0.001mm，按照正态分布算，测量列的不确定度的B类评定则合成不确定度电阻R的测量列的标准差为取P=0.95，查表得t因子tP=2.57，则测量列R不确定度的A类评定为仪器电阻箱为0.02级，则仪=16080.02%=0.32，考虑到人的判断相对来说比拟准确，因此认为uBR=仪=0.32。则合成不确定度又有URn=0.01%0.001=110-7UR1=10000.02%=0.2UL=2mm根据不确定度的传递公式应该有：则=0.089于是最终结果写成：六、实验结果分析实验小结：1、从实验结果来看，实验数据比拟好，两次铜棒的测量所得电阻率比拟接近。2、实验过程中应该注意对仪器的调
8、零和保护。3、 实验中测量同一组量时注意保持系统的稳定，不可中途拆卸，否则会造成比拟大的系统误差特别是铜棒和铝棒装好后不要屡次改变刀口的松紧。4、5、 本实验原理比拟简单，但电路图连接比拟复杂，特别是电阻的四端接法应注意正负极的一致。考前须知：1先将铝棒(后测铜棒)安装在测试架刀口下面，端头顶到位螺丝拧紧。2按线路图电流回路接线，标准电阻和未知电阻连接到双臂电桥时注意电压头接线顺。3检流计在*1和*0.1档进展调零、测量，不工作时拨到短路档进展保护。误差分析：1、由于检流计对仪器稳定性有很高的要求，而在实验中很难做到。2、R2/R1=R3/R并不是严格成立的。3、铝棒不是很直，长度测量有偏差，
9、但误差分析是无法计算。思考题：1在测量时，如果被测低电阻的电压头接线电阻较大例如被测电阻远离电桥，所用引线过细过长等，对测量准确度有无影响？由于电压头支路上存在大电阻一般大于1000，接线电阻如果相对于大电阻仍然比拟小，与大电阻串联时，阻值也是高阶无穷小量一般情况下，其影响仍然可以忽略不计，可以认为没有影响；但如果接线电阻相对于大电阻在同一数量级上，则其影响就不能忽略了2如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，等效电路有何变化，有什么不好？如果将他们的两个接头互相交换，等效电路图中的两个电阻就要更换位置。这样做不好的地方在于加大了待测电阻那边的附加电阻，使得测量结果不正确。教师评语 评阅教师： 年 月 日. z.
