二级大物实验报告-双臂电桥测低电阻

实验题目：双臂电桥测量低电阻实验目的：掌握双臂电桥的工作原理,并用双臂电桥测量金属材料的电阻率实验原理：低电阻是指电阻值小于1Q的电阻。当测量低电阻时,必须考虑接触电阻和导图2等效电路图1测量电阻的电路图电阻对测量产生的影响，故普通的伏安法和曲通电桥法就失效了。（如下图）根捱惠斯通电桥结合四端接法改进成的双臂电桥 可消除附加电阻的影响。（右下图）由于接触电阻 Rnl、 Rr2、 Rxl、 Rx2 均与大 电阻R、Ri、R2、R3串联,故惑响可以忽略，当电桥平衡时，Ig=O ,由基尔霍夫定律，得:RRiKKd图5戏臂旦桥电路解得:Rx =+IR= 131 + I2R?11迟=【3从+ I凤i(i3-i2X = i2(R3 + R)Rj + R + RlR R 丿图。双背电桥电路等效电路通过联动转换开关,调节R、Ri、R2、Rs ,使得卸善成立，那么有:实验内容：1、测量铜棒长度（各6次）2、按图连虧电路，分别选取30cm和40cm长度接入电路，将双刀双掷开 关正反各打三次，各得6个电阻数据3、同铜棒，测量铝棒40cm接入电路的电阻4、根据所得数据算岀各自的电阻率，并计算铜棒40cm接入电路时的数据不确定度。实际电路图123456铝棒直/mm4.9904.9964.9974.9924.9914.995铜棒直径/mm4.9854.9804.9874.9844.9884.98140cm铝棒/Q75474975475275675030cm铜榛/Q11941199119611991197119640cm铜榛/Q160516101608161016071609实验据:数据分析：根据电阻率的计算公式以及&的表达式可以得到:铝棒直径平均值:6- Dx 4.990+4.996+4.997+4.992+4.991+4.995D = =mm= 4994mm6测量所得电阻的平均值:6-ERR = 6754+ 749+ 754+ 752+ 756+ 750 ” “L2 = 75 3D那么计算得“空竺4“4 9942八7卩000怙吩二69】09口4LR,4x0.3x100040cm铜棒接入电路时：（逬行不确定度计算）铜棒直径平均值:D=64.985+ 4.980+ 4.987+ 4.984+ 4.988+ 4.981. “，mm= 4.98 4nm6测量所得电阻的平均值:工R61605+1610+1608+1610+1607+1609 ,L2 = loOcLJ那么计算得:66直径D的测量列的标;讎为工-D）q（d）-(4.984-4 98？ +(4 984-4 98Q) +(4 984-4 980? +(4 984-4 98令+(4.984-4 980 +(4 984-4 986-1=.mm=0 003nin取P=O95 ,査表得t因子tP=2.57 ,那么测量列D不确定度的A类评定为tp = 2.5 7x2mni= O.OOiiim 頁V6仪器（千分尺）的最大允差仪二O.OOlmm ,按貝空正态分布算,测量列的不确定度的B类评UB(D) = = lnin= 0.0003lttnC 3U(D) = JtP那么合成不确定度2 + (kpuB(D)2 = 700032 + (1.96x0.00032mm= O.OO3nimP = 0.95电阻R的测量列的标）隹差为(1608-160犖 +(1608-1610? +(1608-160+(1608- 161尸 +(1608-1600? +(1608- 160釧6-1取P=0.95 ,查表得t因子tP=2.57 ,那么测量列R不确定度的A类评定为仪器（电阻箱）为0.02级,那么仪=1608x0.02%G=0.32Q ,考虑到人的判断相对来说比较精确，因此认为UB ( R)二仪=0.32Q。那么合成不确定度U(R) = Jtp+ kpuB(R)f =心 + Q.96xO.32)?G = 2G,P = 0.95又有 U ( Rn ) =0.01%x0.001Q=lxl0-7QU(Ri) =1000x0.02%Q=0.2QU ( L) =2mm根捱不确定度的传递公式应该有:里少=4竺F+鑒F+迴F+聖9+竺F PDR%LRU(L)12那么U和罟F+罟F+晋和竽W竽F V DR%LK2 + (1X10 )2 + ()? +0.0014002Gm=009xl0G m于是最终结果写成：p=pU(p) = (7.840.09)xl0sQ iuP = 0.95课上思考:为什么电流反向后测量值有差?由于测量电阻为小电阻，电桥平衡中又有较精密的仪器。故交换电流方向后，导 线上的电阻造成的误差就会体现岀来,因此会有差别实验小结：本实验原理比较简单，旦电路图连接比较复杂,特别是电阻的四端接法应注意正负极的一致；2、实验过程中应该注意对仪器的调零和保护；3.实验中测量同一组量时注意保持系统E勺稳定不可中途拆卸,否则会造成比较大的系统误差（特别是铜棒和铝棒装好后不要多次改变刀口的松紧）;4、从实验结果来看，实验数据比较好，两次铜棒的测量所得电阻率比较接近。思考题：1、如果将标准电阻和待测电阻电流痔口电压头互换,等效电路有何变化，有什么不好?答：互换后，融电阻Rnl、Rn2、Rxl.兀2就不再三大电阻串联，而在电流各中，其影响就不能忽略，这个时候接触电阻就会给实验结果带来比较大的误坦2、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，所用引线答：由于电压头过细过长等）,对测量准确度有无影响？各上存在大电阻（TK大于1000Q ）,接线电阻如果相对于大电阻仍然较小”与大电阻串联时，阻值也是高阶穷小量（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V攵量级上，则其影响就不能忽略了