试验10双臂电桥测低电阻

1、实验十低电阻的测量69 实验十低电阻的测量按阻值大小来分，电阻大致可分三类：在1以下的为低电阻；在1门0之间的为中等阻值的电阻；在以上的为高电阻。不同阻值的电阻，测量方法是不尽相同的。它们在测量中都存在着本身的特殊问题。例如：用惠斯通电桥测量中电 阻时，可以忽略导线本身的电阻和接点处的接触电阻(总称为附加电阻)的影响。 但在测量低电阻时，这些附加电阻就不能忽略了。一般附加电阻约为10-左右。若待测的低电阻 R =10召1，则可以看出附加电阻的影响是非常客观的。对惠斯通 电桥加以改进而成的双电桥(又称开尔芬电桥”)消除了附加电阻的影响，这种电桥适合测量lOrlOS.】范围内的电阻。【实验目的】1

2、了解四端引线法的意义及开尔芬双电桥的工作原理；2掌握用开尔芬双电桥测低电阻的方法；3. 学会使用箱式开尔芬双电桥。【实验仪器】DH6105型自组式双臂电桥(见附录)、检流计、被测电阻、换向开关、电键与 连接线等【实验原理】一、四端引线法原理精确测定低值电阻的关键，在于消除接线电阻和接触电阻的影响。下面我们考 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 R=V测量电阻R，设R在U以下，按一般接线方法用如图10-1(a)所示的电路。由图 10-1 (a)可见，如果把接线电阻和接触电阻考虑在内，并 设想把它们用普通导体电阻的符号表示，其等效电路如图10-

3、1 ( b)所示。其中1、a分别是连接安培表及变阻器用的两根导线与被测电阻两端接头处的接触电阻及导线 本身的接线电阻， 心山是毫伏表和安培表、 滑线变阻器接头处的接触电阻和接线电阻。通过安培表的电流I在接头处分为h、J两支，J流经安培表和 R间的接触电阻因此，1、2应再流入R ,12流经安培表和毫伏表接头处的接触电阻再流入毫伏表。算作与R串联；3、4应算作与毫伏表串联。由于 ri、2的电阻与R具有相同的数量 级，甚至有的比 R大几个数量级，故毫伏表指示的电位差不代表R两端的电位差。也就是说，如果利用毫伏表和安培表此时所指示的值来计算电阻的话，不会给出准确的结果。为了解决上述问题，试把连接方式改

4、为如图10-2（ a）所示的式样。同样用电流(a)图 10-1+金-R 1- I3 RX1 2R43-I2 r =12 R2R4求解的结果是：R2 rR3 R4Rn R3R r（RTR2）可以看出，由于r未知，实际上利用这个公式是不能求出Rx的。但是，在开尔芬电桥的连接中，待测电阻和标准电阻间（图10-3中C2和Cxi两点间）用的短而且粗的导线，其电阻ri（0.0021）很小，以至于可以忽略。并且，实验中人为控制 邑二空 成立。这样，上述公式等号右边的第二项可以忽略。为此，可得出待测R R2电阻的求解公式：【实验步骤与要求】一、用DH6105型自组式双臂电桥测量金属材料（如铜棒、铝棒、铁棒）的

5、电阻率：。在双电桥中，低电阻要用四根线连接，这类连接方式的电阻叫四端电阻”。即采用的是把两个电压接头R,P2和两个电流接头Cl,C2分开的连接方式，且把两个电压接头放在两个电流接头内侧。如图10-4。分开连接的目的，是为了消除接线电阻和接触电阻1,2,3,4的影响。图 10-41.结合开尔芬电桥的原理电路，利用DH6105型自组式双臂电桥组装成开尔芬电桥。2 对检流计进行机械调零，并选择合适量程。3. 针对不同材料的金属棒，在测试时要合理选择R3与R1的比值R3 r。并且保证 关系式只3只=仏&成立，即调定R1二R2,R3二R4。4. 正向接通工作电源，按下G ”钮进行粗调，调节 Rn电阻使检

6、流计指示为零，双臂电桥调节平衡，记下 R1,R2,R3,R4和Rn阻值，计算Rx1=；Rr -Rn ；反向接通 工作电源E使电路中电流反向，重新调节电桥平衡，记下R,R2,F3,R4和Rw阻值，计算Rx2 =Rn。被测电阻按下式计算R丿R =!.Rx1 RX25 保持以上线路不变，调节氏或R4，使氏=R4或艮=R4，测量Rx值并与上面 的测量结果进行比较。6 记录金属丝长度L ,用螺旋测微计测量金属丝的直径 d，在不同部位测量五次 求平均值，根据公式 二二d Rx4L算出其电阻率。7 改变金属丝长度，重复上述步骤。、用DH6105型组装式双臂电桥测量金属材料（如铜棒、铝棒、铁棒）的电阻率7 。

7、1 按图10-3连线，将被测电阻按四端连接法与组装式双臂电桥的Ci,R,C2,B连接。2 将检流计机械调零，打开电源与检流计的开关，在测量未知电阻时，为保护检 流计指零指针不被打坏，必须先把灵敏度旋钮放在最低位置，使检流计初步平衡后 再增加灵敏度。3 估计被测电阻大小， 选择适当RRRR的阻值。注意R二&尺=艮的条件。 先按下 G ”开关按钮，在正向接通双向开关，接通电桥，调节步进盘和划线读数盘，使指针指在零位上，电桥平衡。记下f,r2,r3,r4和rn阻值。（步进盘读数+划线读数盘读数）4 保持测量线路不变，反向接通双向开关，重新调节步进盘和划线读数盘，使指 针指在零位上，电桥平衡。这样做的

8、目的是消减接触电势和热电势对测量的影响。 记下F,R2,R3,R4和Rn阻值。RX2二R3Rn （步进盘读数+划线读数盘读数）R丿Rx_ RX1RX2- 25 保持以上线路不变， 调节R2或R4，使R -R4或R3 = R4，测量Rx值并与上面 的测量结果进行比较。【预习思考题】1 被测低电阻为何要有 4个端钮？2 .双臂电桥与惠斯通电桥有哪些不同？3 双臂电桥是怎样消除附加电阻的影响?4 .双电桥测电阻值的基本原理是什么？5 双电桥平衡的条件是什么？为何 R2和R3或者Ri和R4要同轴调节?【课后习题】1 如何测量两根导线的电阻？2 如果低电阻的电势端钮与电流端钮搞错会产生什么现象？为什么?3 设计一个电路来测量导线间的接触电阻。4 设计一应用双电桥测电流的实验方案？5 设计一应用双电桥测电压的实验方案？【附录】DH6105型自组式双臂电桥实验仪介绍与使用说明DH6105型自组式双臂电桥是要求学生自己组装的实验装置，图10-5是该实验仪器的面板图。图10-5 DH6105型自组式双臂电桥实物图仪器使用注意事项：(1)测量低电阻时，工作电流较大，由于存在热效应，会引起被测电阻的变化，所 以电源开关不应长时间接通。应该间歇使用。(2 )灵敏度应该由低向高逐步使用，避免实验一开始就直接使用高灵敏度档位。DHSR四端电阻器介绍将被测金属棒固定在