实验10 用双臂电桥测低值电阻

实验10 用双臂电桥测低值电阻

实验10 用双臂电桥测低值电阻

电阻按阻值大小区分，大致可分为三类：阻值在1Ω以下为低值电阻，在1Ω到100kΩ之间的为中值电阻；在100kΩ以上的为高值电阻。测量不同阻值的电阻，所用方法是不同的。如用惠斯登电桥测未知电阻RX时，必须用导线将RX接到电桥上。但是，导线本身

，有电阻，接触点也有电阻，由于导线电阻和接触电阻（总称为附加电阻，其数量级~10-2Ω）

使RX的测量不确定度增大。如果RX是小于1Ω的电阻，则必须设法消除导线电阻和接触电阻对测量结果的影响，惠斯登电桥对此则无能为力。双臂电桥（也叫开尔文电桥）就是为了消除附加电阻对测量结果的影响而设计的，它适用于10-6~102Ω电阻的测量。

[实验目的]

1．学习双臂电桥测低值电阻的原理和方法。 2．用双臂电桥校正电阻箱的低值档。 3．测定金属的电阻率。 [实验原理]

本实验用的是QJ44型双臂电桥，其工作原理图如图1所示。图中RX是被测电阴，Rn

是比较用的标准低电阻，它们都各具有一对电流接头C1，C2和一对电压接头P1、P2。从电

，与它们对应的导线电阻和接触桥中看出，当R1，R2，R3，R4，取值较大时（不少于10Ω）

''''

、r4、r4

；都可忽略不计。 电阻r1、r1、r2、r2、r3、r3

图1 双臂电桥原理图

（I3—I2），当电桥达到平衡时，Ig=0，各支路中的电流如图所示，分别为I、I1、I2、I3、

利用基尔霍夫定律，可以列出下列方程：

I1R1—I2 R3— I 3Rx=0 （1） I1R2—I2 R4— I 3Rn=0 （2） I2（R3+ R4）—（I3—I2）r=0 （3）

将方程组中：

（1）×R2 I1R1 R2—I2 R2 R3= I 3R2Rx （4）

（2）×R1 I1R1 R2—I2 R2 R4= I 3R2Rn （5）

由（3）得，

I2r= （6） I3R3+R4+r

实验10 用双臂电桥测低值电阻

（4）-（5）得 I2（R1R4—R2R3）=I3（R2RX—R1Rn） （7） 将式（6）代入（7）式得

Rx=

R1R3 R1rR4

Rn+ （8） R2R3+R4+r R2R4

现在讨论上式右边第二项，如果R1=R3，R2=R4，或R1/R2=R3/R4，则

R1R3 rR4

=0 R3+R4+r R2R4

这时式（8）变为：

Rx=

R1

Rn （9） R2

所以在设计双臂电桥时，为保证 R1/ R2= R3/ R4 在电桥调节平衡过程始终成立，通常是使R1 R3，R2和R4同步改变，即将R1和R3，R2和R4做成同轴，但在制造时，很难保证R1和R3，R2和R4绝对相等，为了消除Rx与Rn的连结电阻r对测量值Rx的影响，在制造时总是将r值做得很小。双臂电桥在采取了以上措施后，在电桥平衡时，就可以从公式（9）较准确地算出低值电阻Rx。

还应指出，在双臂电桥中，电阻Rx（或Rn）有四个接线端。这类接线方式的电阻称为；而接点P1、四端电阻。由于流经C1、Rn、C2的电流比较大，通常称端点 C1和C2“电流端”

。采用四端电阻之目的，是在测量电阻时，可以大大减小导线电阻和接P2则称为“电压端”触电阻对测量结果的影响。

图2 QJ44型双臂电桥线路图

[实验仪器]

QJ44型双臂电桥、电阻箱、游标卡尺、螺旋则微计等。

双臂电桥的形式虽各有不同，但它们线路原理都是一样的，图2是QJ44型携带式直流

实验10 用双臂电桥测低值电阻

双臂电桥的线路图。该电桥测量的基本量限10-5~11Ω，准确度等级为0.2级，图3是该电桥的面板图。将图1、2比较可知。C1、C2和P1、P2接待测电阻Rx，其滑线读数盘和步进读只不过这里Rn被分成连续可变和跳跃可变两部分。倍率读数有（100，数相当于已知电阻Rn，

10，1.0，0.1，0.01五档）即为图1中R1/R2和R3/R4的值。B为接通电源按钮，G为接通检流计按钮。调零旋钮用于调节晶体管检流计的零点。“灵敏度”调节旋钮用来调节晶体管检流计的灵敏度。

1．电桥外接工作电源接线柱；2.检流计灵敏度调节旋钮； 3.晶体管检流计工作电源开关; 4.滑线读数盘； 5.步进读数开关； 6.检流计按钮开关(G)； 7.电桥工作电源按钮开关(B)；

8、12.被测电阻电流端接线柱（C1、C2）；

9.倍率读数旋钮； 10.被测电阻电位端接线柱（P1、P2）； 11.检流计电气调零旋钮；13.外接指零仪插座； 14.检流计

图3 QJ44型双臂电桥面板图 1。

表1 倍率的选择

用双臂电桥测电阻的范围与倍率位置的选择按表

倍 率 电阻测量范围（欧姆）

×××××双臂电桥使用方法：

1．接通B1开关，待放大器稳定后，调节调零旋钮使检流计指针指零。

2．将待测电阻以四端接线接入电桥C1、P1；C2、P2的接线柱上。

3．估计被测电阻值的大小，选择适当倍率，调节检流计灵敏度在最低位置，先接下“G”再按“B”按钮，调节步进读数旋钮和滑线盘，并在适当的检流计灵敏度下，调节电桥平衡，检流计指针指零，读取步进旋钮读数和滑线盘上的读数之和，再乘上使用的倍率，就等于被测电阻的阻值。

双臂电桥使用时应注意：

1．测有电感线圈的直流电阻时，应先按下“B”按钮，后按下“G”按钮，断开时，

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应先断开“G”按钮，后断开“B”按钮。

2．按“B”后若指针满偏，则要立即松开“B”，调步进值后再按“B”，以免烧坏检流计。

3．被测电阻至电桥的接线电阻应小于0.01Ω。

4．测量完毕后，应将“B”开关扳向断位置，“B”和“G”按钮松开。 5．仪器长期搁置不用，应取出电池，松开接钮。

6．本仪器使用内部电源，不要再接外电源，（若需要时，接电源为1.5~2伏，不得任意增高）。

[实验步骤]

1．校正电阻箱×0.1Ω档的各档的电阻值。

（1）将待测电阻箱的0~0.9Ω接线端接于图中的8、10、12的接线柱上。

（2）将电阻箱各档阻值旋至零，测定电阻箱的零位电阻R0，（即旋钮的接触电阻，约为10-4Ω）。

（3）转动电阻箱×0.1欧姆的旋钮，分别测出0.1至0.9所对应的电阻值，（注意根据所测电阻的大小，正确选择倍率）。将所测有关数据填入表2中。

2．测定导体的电阻率

一段导体的电阻与该导体材料的物理性质和它的几何形状有关。实验指出，导体的电阻与其长度L成正比，与其横截面积A成反比，即

R=ρ

L

A

式中的比例系数ρ称为导体的电阻率，它的大小表示导体材料的性质，可按下式求出：

AπD2

ρ=R=R

L4L

式中D为圆形导体的直径。

（1）将一段导体（铜、铝、铁）作成“四端电阻”，如图4所示。 用双臂电桥按实验内容测出P1，P2间的电阻Rx。

（2）用游标卡尺或螺旋测微计测量导体的直径和P1，P2间导体的长度。分别在不同部位测五次，取平均值。有关数据填入表3中。

3．测定电桥的灵敏度可表示为：

S=Δn/

ΔR

R …… 此处隐藏：1613字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……