开尔文法测电阻(实验).doc

1、实验 用开尔文双电桥测低电阻单电桥桥臂上的导线电阻和接点处的接触电阻约为 10-3 量级。由于这些附加电阻与桥臂电阻相比小得多，故可忽略其影响。但若用它测 以下的电阻时，这些附加电阻对测量结果的影响就突出了。开尔文双电桥可用于测量 10-6 的电阻，有效地消减了附加电阻的影响。【预习重点】（）四端电阻的电流端和电压端的含义及其在电路中避免附加电阻影响的原理。（）双电桥测低电阻的原理和方法。（）型直流复射式检流计的使用（参阅本实验附录）。【仪器】开尔文双电桥、直流稳定电源（该电源为稳压稳流电源，实验时按稳流源使用）、检流计、标准电阻、待测电阻等。【原理】）双电桥线路结构及消减附加电阻影响的原理图

2、（）、（）为双电桥线路结构及其等效电路。双电桥在线路结构上与单电桥有两点显著不同：待测电阻 x和桥臂电阻 N（标准电阻）均为四端接法；增加两个高阻值电阻 3、 4，构成双电桥的“内臂”。图 双电桥及其等效电路四端电阻外侧的两个接点称为电流端，通常接电源回路，从而将电流端的附加电阻折合到电源回路的电阻中。图中， 1、 1两接点的附加电阻折入了电源内阻。 1、 3两接点用短粗导线相连，设 1、 3间附加电阻为。后面将证明，若 1、 2、 3、 4及 N满足一定条件，即可消减对测量结果的影响。四端电阻内侧的两个接点称为电压端，通常接高电阻回路或电流为零的补偿回路。图中， 2、 2端接触电阻分别并入

3、1、 2； 2、 4端接触电阻分别并入 3、 4。由于 1、 2、 3、 4本身电阻很高，所以这些附加电阻对它们的影响甚微。此外，电压端之间的部分即为低电阻本身，无另外的连接导线，故有效地消除了导线电阻的影响。）双电桥的平衡条件调节平衡，就是调节电阻 1、 2、 3、 4和 N，使、两处等电位，检流计电流 g。由图（）中所示电流方向，考虑到 1 1， 2 2， 3 3， 4 4，可列出方程联立求解得（）双电桥在结构上尽量做到使上式第二项满足 ，故（）式（）就是双电桥的平衡条件。只要待测低电阻按四端接法接入测量，就可像单电桥那样用式（）计算 x了。）型直流单、双电桥的结构及使用图 型电桥电路双电

4、桥形式、结构及使用虽多种多样，但其原理是一样的。图和分别为型单双电桥的线路及其作为双电桥使用时的面板接线图。电桥等级：.；量程：双桥为 10-510 2，单桥为10 6；保证准确度等级的测量范围：10 -310 5。外接标准电阻 N. 和 N.，.级。示零器为外接型检流计。图 双电桥面板接线图中可变电阻 1、 3采用同轴调节的两个相同的位（.、.、）十进电阻箱，这样无论转盘位于何处，都能保证 1 3。 2、 4是两个可独立调节的进挡（10、10 2、10 3、10 4）电阻箱，调节 2 4，从而保证 在使用过程中始终成立。使用时应首先根据 x的粗估值设定 1、 2的初值。将式（）改写为 ，可知

5、 相当于单电桥的倍率， 1相当于测量盘的示值。与单电桥一样，根据 x的数量级选定的 ，应保证 1的个旋钮都用上（即保证位有效数字）。型电桥作为双电桥使用时，其示值误差限其中： ；为等级指数； 为基准值。图是型电桥作为单电桥使用时的接线图。注意，“标准”接线端要用短路片短路。调节 3（ 1）使电桥平衡，则倍率 2 4的选择原则也是要保证 3的个旋钮都用上。图 单电桥面板接线使用中应注意两点：初值选定后，应采用“跃接”法启闭面板上的“通”键来观察光标的偏转情况；注意型检流计的正确使用。调节电桥平衡应从检流计最不灵敏的.挡开始，逐步过渡到挡。【实验要求】（）用双电桥测黄铜片电阻。（）按图接线。经检查

6、后接通电。电源要按恒流源使用，电流调节为.。（）根据实验室提供的粗估值选定 1、 2（ 4）值。（）依次测量黄铜片长为、时的电阻。（）用双电桥测康铜丝电阻。注意要根据康铜丝的粗估值重新选定 1、 2（ 4）的初值。（）用单电桥测康铜丝电阻。（）按图接线，电源按恒流源使用。（）根据康铜丝阻值范围和测量公式 选定 2 4及 3的初值，然后接通电源测量。（）数据处理。（）写明主要仪器的名称、型号、级别，并把原始数据整理成表格。（）用作图法求黄铜片的电阻率 。用坐标纸画 x图。依据电阻率公式 ，由图线斜率求出 。铜片截面数据由实验室提供。（）取时的测量数据估算 的测量不确定度及单、双电桥测康铜丝电阻的

7、测量不确定度。【思考题】（）使用同一准确度等级的单、双电桥测同一电阻，哪一种电桥测量结果更大一些？为什么？（）图（）、（）分别表示用伏安法测一低电阻（两端接法）的示意电路及其等效电路。、两接线柱间金属棒的电阻为待测电阻； 1、 2是电流回路附加电阻； 3、 4是接入电压表的附加电阻。试证测量结果 1 2。（提示：伏特计内阻比图中其他电阻大若干个数量级）图 伏安法测两端接法低电阻（）图（）、（）分别表示用伏安法测四端接法低电阻的示意电路及其等效电路。 2、 2之间的金属棒为待测电阻，附加电阻的意义同上题。试证测量结果 （不考虑测量误差）。并由证明过程说明 1、 1称为电流端， 2、 2称为电压端

8、的原因。图 伏安法测四端接法低电阻（）实验中所用标准电阻为什么电流端接线柱比电压端接线柱大？（）若用伏安法测量. 左右的两端接法的低电阻，实验室提供的接线柱可用垫片和螺丝把毫伏计、毫安计、电源等的引线压接在一起。试问在被测电阻两端的接线柱上各引线从上到下怎样的次序较为合理？画出一个接线柱的示意图说明之。（）如用双电桥测电阻 x时，将 x的电流端和电压端内外接反了（电流方向未错），标准电阻 N未接反，对测量结果有何影响？（）一电阻 x.，若用型双电桥测量时， 2应选多大？ 1（ 3）的初值选多大？若 x约 10-5，用型单电桥测量， 2、 4各选多大？ 3初值选多大？（）用双电桥测低电阻时，如果被测电阻的两个电压端引线过细、过长（即引线电阻较大），对测量的准确度有无影响？为什么？（）若用电阻箱、直流电源自组一单电桥，测一四端接法的 左右的电阻，待测电阻应如何接入才能减小附加电阻的影响？