低值电阻的测量(探究性实验报告)

8/8低值电阻的测量通常1Ω以下的电阻叫作低电阻。在日常生产和实践中，很多时候要对低电阻进行测量，如电线电缆20℃导体电阻、金属热处理过程中的电阻、金属焊接后电阻率的变化，电阻值在-Ω，甚至更小。因测量电路中总是存在接触电阻和导线电阻，其数量级有时和被测电阻相同,甚至高于被测电阻，所以会对测量结果造成很大影响，甚至使测量结果完全失去正确性。四引线法较好地避免了接触电阻和导线电阻的影响，因此用以下三种方法中测量低电阻时都要采用四引线法。四引线法体现在标准电阻与待测电阻的接线柱上，中间两接线柱为电压接触端，外侧两接线柱为电流接触端。一、电位差计测量低电阻1.1实验器材：电位差计直流稳压电源标准电阻滑动变阻器待测电阻若干导线标准电池（U=1.0186V）1.2实验原理：测量电阻时，可按图1.1的线路接线（直流稳压电源一般取用1.5V左右的电压值）。为了减少测量误差，所选用标准电阻R的数值，尽可能接近被测电阻R的数值，利用变阻器调节被测电路中的电流，使其小于电阻的额定负荷，分别测得标准电阻R上的电压降U和被测电阻上的电压降U，按下列公式计算得：R=（RN=1Ω）图11.3测量数据测出的三种不同数量级低电阻的数据如下：表1.1UN（V）UX（V）Rx（Ω）平均值理论值误差1.14000.25470.2230.2230.221.40%1.14400.25480.2231.14510.25490.223表1.2UN（V）UX（V）Rx（Ω）平均值理论值误差1.34190.04600.0340.0310.033.30%1.34170.04050.0301.33880.04060.030表1.3UN（V）UX（V）Rx（Ω）平均值理论值误差1.36710.01110.00810.00810.008353.00%1.36470.01110.00811.36700.01110.00811.4测量数据分析：用电位差计法在测量第一种待测电阻时误差比较小，而在测量后两种待测电阻时误差比较大。即当待测低电阻与标准电阻相近时用电位差计法较准确，当待测低电阻与标准电阻差距较大时用电位差计法测量待测电阻时会产生较大误差。所以，用电位差计法测量低电阻有一定局限性。二、双“单电桥”法（甲）2.1实验器材：标准电阻箱（两个）检流计标准电阻单刀双掷开关一个直流稳压电源导线若干待测电阻2.2测量原理：电桥是一种用比较法进行测量的仪器，用检流计作为平衡指示仪判断电流有无，不需提供读数，具有较高的灵敏度，测量电阻准确度高。用单臂电桥测量中值电阻时，忽略线路中接触电阻和导线电阻，测量准确。若用它来测量低值电阻，误差就会较大。采用两个单电桥交替测量，被测电阻和标准电阻均采用四引线接法，也能准确测量低电阻，即双“单电桥”法。如图2所示（直流稳压电源一般取用1.5V左右的电压值）：图2其中为标准电阻，为被测电阻，、为电阻箱。eq\o\ac(○,G)为检流计，r为接触电阻和连线电阻，S为一个单刀双掷式开关。开关拨到右边（的电压接头），调节、，使检流计指针为零。将记作，记作，根据电桥平衡条件有：当开关拨向左边（的电压接头）时，调节、，使检流计指针为零。将记作，记作，同样有：根据以上两式，可得：（2.1）（2.2）由（2.1）求得待测电阻，而从(2.2)可以求出接触电阻和导线电阻。2.3测量数据：表2.1123（Ω）2000.04000.06000.0（Ω）2000.04000.06000.0（Ω）480.6961.11441.5（Ω）434.3868.91303.3（Ω）0.22120.22130.2213（Ω）0.22130.2200误差0.50%123（Ω）4000.05000.07000.0（Ω）4000.05000.07000.0（Ω）195.2243.8341.3（Ω）119.0148.8208.3（Ω）0.03030.03030.0303（Ω）0.03030.0300误差1.00%表2.2表2.3123（Ω）2000.04000.06000.0（Ω）2000.04000.06000.0（Ω）51.6103.3155.2（Ω）15.731.547.3（Ω）0.0079910.0080160.008025（Ω）0.0080110.00835误差4.05%三、双“单电桥”法（乙）3.1实验器材：电阻箱（两个）、检流计、标准电阻、单刀双掷开关3个、直流稳压电源、导线若干、待测电阻。3.2实验原理：测量电路如图3所示（直流稳压电源一般取用1.5V左右的电压值）：图3当三键皆拨向右，并使G显示平衡时，记作,则当三键皆拨向左，并使G显示平衡时，记作则由以上两式可解得，在实际测量中中，令则3.3测量数据：表3.1123（Ω）72900.078600.086500.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）15390.017340.019640.0（Ω）0.21110.22060.2270（Ω）0.21960.2200误差0.18%表3.2123（Ω）74230.084000.091820.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）2214.22480.02766.0（Ω）0.029820.029520.03012（Ω）0.029830.0300误差0.6%表3.3123（Ω）73990.083121.392070.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）800.0900.01000.0（Ω）585.0658.0730.0（Ω）0.0079060.0079160.007928（Ω）0.0079170.00835误差5.1%操作心得:在实验中对第3个待测电阻进行理论值鉴定时，最好选取实验室提供的标准导线，避免使用自裁导线，以防引入较大误差。在双“单电桥”法的甲、乙两实验中，由于两个电阻箱在不同情况下“身份”是在改变的，因此，我们可以制作小标签将两个电阻箱在不同情况下的“身份安排”标出，贴在电阻箱上。防止出现数据记录错误。总结:在本