用单臂电桥测电阻双臂电桥测小电阻及温度系数_图文.

1、直流单臂电桥（惠斯通电桥测电阻用双臂电桥(开尔文电桥测小电阻及温度系数摘要:电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测量准确、方 法巧妙，使用方便，被广泛地应用在仪器的设计和物理量的测量中。直流电桥是用来 测量电阻和与电阻有光的物理量的仪器，待测电阻为中值电阻时，用单臂电桥(惠斯通 电桥，待测电阻为低值时用双臂电桥(开尔文电桥;交流电桥只要用来测量电容、电感 等物理量。本实验用霍斯通电桥测铜电阻，求铜的温度系数，用开尔文电桥测电阻，求 铜的电阻率。关键词:单臂电桥 徳斯通电桥双臂电桥(开尔文电桥电阻电阻率温度系数Abstract: The bridge circuit is the

2、electromagnetic measurement of circuit connection in a fun dame ntal way. Because it is an accurate measureme nt, a clever, easy to use, is widely applied in the design of the instrument and measurement of physical quantities. Direct curre nt bridge are used to measure resista nee and optical in str

3、ume nts of physical qua ntities with the resista nee, to be measured whe n the resista nce is resista nee, with a single arm electric bridge ( Wheatstone bridge , measurement of resistance for low value with double bridge ( Kelvin bridge ; AC bridge as long as the physical quantity used to measure c

4、apacita nce, in ducta nce,. This experime nt with horse power bridge copper resista nce, and temperature coefficie nt of copper, measuri ng resista nce with Kelvi n bridge, and the resistivity of copper. Keywords : single arm electric bridge ( Wheatstone bridge double bridge ( Kelvin bridge in the t

5、emperature coefficient of resistivity of low resista nce resistorsKeywords : Si ngle arm electric bridge ( Wheatst one bridge Double bridge ( Kelvi n bridge Resista nce Electrical resistivity Temperature coefficie nt一、理论分析1. 单臂电桥测电阻原理D惠斯通电桥是惠斯通于1843年提出的电桥电路。它由四个电阻和检流计组成,R N为精密电阻,R X为待测电阻（电路图如右图。接通电路

6、后，调节R1、R2和R N, 使检流计中电流为零，电桥达到平衡，此时有R X=R I R N/R22. 双臂电桥测电阻原理开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。其结构如图3所示，其中R1、R2、R3、R4均为可调电阻,R X为被测低电阻,RN为低值标准电阻5RRR5TF与惠斯通单电桥对比，开尔文电桥做了两点重要改进:增加了一个由R2、R4组成的桥臂。R N和R X由两端接法改为四端接法。其中P 1P 2构成被测低电阻R X ,P 3P 4是标准低电阻R N ,P 1P 2、P 3P 4常被称为为电压接点,C 1C 2、C 3C 4称为电流接点。保证 R 3/R仁

7、R 4/R 2:a.选定两组桥臂之比为 M=R 3/R仁R 2/R 4,将R N做成可变的标准电阻，调节RN使电桥平衡；b.选定R N为某固定阻值的标准电阻并选定 R仁R 2为某一值联调R 3与R 4 使电桥平衡。R X的计算:调节R 1、R 2、R 3、R 4使电桥平衡。此时，1 g =0,1 1 = I 3,I 2 = I4,I 5= I 6,V B = V D ,且有三式联立求解得3. 导体的电阻率导体的电阻与长度L成正比，与横截面积S成反比，即R=p L/S其中，比例系数p为导体的电阻率。贝U p =RS/L 4导体的温度系数任何物质的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随温度升高而增大，

8、有如下关系:1(0t R R R t式中=,R t,、R o分别是t C、O C时金属的电阻值,R 是电阻温度系数，其单位是C -1。R a般与温度有关，但对于实验用的纯铜材料来说，在-50C 100C的范围内,R 的变化非常小，可当作常数，即 R t与t呈线性关系若以温度t为横坐标，以相应的电阻R为纵坐标作图得到一条直线，由图可的直 线在纵轴的截距OR和斜率m,（或者用最小二乘法求出OR和m于是温度系数为a =m/0R与金属导体不同，由半导体材料制成的热敏电阻，在温度变化不大的范围内，其电 阻随温度升高而减小，变化规律不是线性的，而是按指数规律减小其关系式为：二、实验过程1.测量铜的电阻率取

9、五根不同长度的厚度为a=1mm铜片（长方体模型，测量其长度，分别记为1L ,2L ,3L ,54丄L ,然后测量相应宽度，分别记为,54321,b b b b b ,用双臂电桥测量各组铜片电阻（图为直流双臂电桥面板图，分别记为54321,R R R R R。由 p=RS/L=Rab/L计算出电阻率，求平均值。注意:1注意调节检流计在零位置，在将灵敏度调到最低位置R R B 0=2测量电阻时,调节顺序是先粗调后细调，及先找倍率，调节步进读数旋钮和划线盘，直至电桥平衡并适当增加检流计的灵敏度。2.测量铜的温度系数(1待测电阻Rx接线柱;(2检流计按钮开关G:按下时检流计接通电路，松开(弹起 时检流

10、计断开电路；(3电源按钮开关B:按下时电桥接通电路，松开(弹起时断开电 路；(4检流计;(5检流计调零旋钮;(6外接检流计接线柱；(7外接电源接线柱;(8比例臂 (9比较臂(提供比例。实验中测量铜的温度系数时，我们采用箱式电桥（上图为箱式电桥面板测量不同 温度下铜的电阻。连好线路后，先将铜加热至60C然后让其冷却，每降5C测量一次 电阻,共测量6组，并列表记录数据。以温度t为横坐标,以相应的电阻R为纵坐标作图，利用最小二乘法求出直线在 纵轴的截距R和斜率m,由a =m/0R求的铜的温度系数。注意:1使用前仔细阅读仪器介绍，根据待测电阻阻值的大小选择适当的比例臂， 选择标准：使用比较臂的四个旋钮

11、都用上，可保证尽可能多的有效数字。2接好线路后，经检查无误后方可通电实验，注意电源电压。3检流计为灵敏易损仪器，请轻拿轻放，测量使用跃接法。3测热敏电阻的随温度的变化热敏电阻在不同温度下阻值的测量方法与测量铜的温度系数相同，两者同时测量。记录数据，并绘制热敏电阻随温度变化的曲线。三、实验结果1、铜电阻率a = 1 mm =310-m ,由 p =RS/L=Rab/L计算出电阻率L /Xiomb /io mR /io-3wp / Q *m107, 47. 800” 8526. 19X io _li204, 87. 80L575. 98X io-*304. 17. 902. 356. 10'

12、;X io-"404.97. 663. 176. 00 X 10 7504.5J 863. 856. 00' X io751刀=51(6.19+5.98+6.10+6.00+6.00 810-X=6.054 K0-Q ?m5L /X io_1mbR /lomp / Q107.47. 800. 852a wy2、铜的温度系数数据记录根据表格作R-T图L /X io mb /io-3mR /io-1 mp / 210L47. 800. 8526- 19 X i204. 87. 80L575. 98 X 1304, 1J 902. 356. 10 X 1404.97. 663. 1

13、76. 00 X i504,57. 863. 856, 00 X 1t rc6(rc55 °C50'C45C4(TC357根据最小二乘法=6 (60+55+50+45+40+35=47.521 R =6(59.46+60.47+61.54+62.66+63.59+64.76=62.08Q 1 TR TR =2964.2 11 6T 2 =2329.2 m= 47.562.082964.2 47.5=0.21 tQF/ O=R mT =62.08-0.21 X 47.5=52.105故Q a = m =0.25/52.105=4.03 X 30T1 0R 3、热敏电阻的随温度的

14、变化 数据表格T厂C R / Q 60 682.7 55C 824.9 50C 993.8 45C 1197 40C 1463 35C 1789根据表格绘制热敏电阻随温度变化曲线 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 3C 40C 45C 50C 55C 60C 35C , 1789 , 40C , 1463 45C , 1197,50C , 993.8,55C , 824.9,60C , 682.7四、总结提高1.惠斯通电桥测的局限：惠斯通电桥（单电桥）测量的电阻，其数值一般在10QQ之间，为中电阻。若用单臂电桥测低电阻，附加电阻R与R（引线电阻

15、和端钮接触电 阻等）和RX是直接串联的，而R'和R的大小与被测电阻RX的大小相当、不 能被忽略，电阻RN也是小电阻，因此用单电桥测电 阻的公式RX=RIRN/R2就不能准确地得出RX的值。2.开尔文双电桥的解决办 法：开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。设计思想是将RN和RX的接线电阻和接触电阻巧妙地转移到电源内阻和阻.值很大的桥臂电阻中，又通过 R1R4=R2R3和R 禅0设定，消除了附 加电阻的影响，从而保证了测量低电阻时的准确度3.改进意见a测量铜的电阻率时为减小了因铜粗细不均匀而导致的误差，使计算结果更加精确应用精密仪器多次测量铜片厚度以及宽度，再求平均值。b实验过程更注重利用电桥法测电阻，然后求与电阻相关物理量，在测量 电阻过程中，并没有对电桥灵敏度，电阻不确定度的研究，可以考虑对其研究,丰富实验内容。感想：通过本次实验，我掌握了臂电桥，以及双臂电桥等以前未 阻灵敏度高、测量准确，方法巧妙，使用方便等优点。同时，进一步巩固了数据处