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一、双臂电桥测金属的电阻率?

Pb07204001丁亮

实验课题：双臂电桥测低电阻

实验目的：在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率

实验原理：

1、电阻按照阻值大小可分为高电阻(100K?以上)、中电阻(1??～100K?)和低电阻(1??以下)三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1?，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10-5~102?电阻的测量

2、因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接

由图???和图???，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG=0，C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）

(1)

解方程组得

(2)

通过联动转换开关，同时调节R1、R2、R3、R，使得成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、Rix2均包括在低电阻导线Ri内，则有

(3)

实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到。为了减小(2)式中第二项的影响，使用尽量粗的导线以减小电阻Ri的阻值(Ri<0.001?)，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可以忽略，以满足(3)式。

实验仪器：

本实验所使用仪器有?QJ??型双臂电桥（????级）、JWY型直流稳压电源（5A15V）、电流表（5A）、RP电阻、双刀双掷换向开关、0.001?标准电阻（0.01级）、超低电阻（小于0.001??连接线、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（?C15/4或6型）、千分尺、导线等。

实验数据处理：

1、基本常数数据：△L=2mm，R(n)=0.001Ω，R1=1000Ω。

2、30cm铜棒的数据记录:

+-+-+-平均

R值（Ω）1220122111801210122012241212.5

3、40cm铜棒数据记录：

+-+-+-平均

R值（Ω）1615162416151623161716221620

4、40cm铝棒数据记录：

+-+-+-平均

R值（Ω）748758749758748758753

5、直径的测量：D（mm）

123456平均

铜棒4.9704.9724.9774.9784.9754.9814.9755

铝棒4.9884.9904.9924.9924.9904.9854.9895

6、计算电阻率ρ：

根据公式得出电阻率为：ρ=（ρ1+ρ2）/2=7.87*10(-8)Ω*m

不确定度分析：

只对40cm的铜棒数据做不确定度分析。

1、D:Ua=0.00165，Ub=0.001/√3=0.000577，U(D)=0.0017mm

2、L:U(L)=2mm

3、R:U(R)=2Ω

由误差分析公式知道：△ρ/ρ=△D/D+△L/L+△R/R=0.0083，

△ρ=7*10(-10)

ρ=(787±7)*10(-10)Ω*m

思考题：

1、如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，等效电路有何变化，有什么不好？

如果将他们的两个接头互相交换，等效电路图中的的两个电阻就要更换位置。这样做不好的地方在于加大了待测电阻那边的附加电阻，使得测量结果不正确。

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，所用引线过细过长等），对测量准确度有无影响？

二、双臂电桥测量低电阻怎样算不确定度

对于QJ44类似的电桥仪器或其他数字表等有测量等级的仪器，按照其说明书给出的等级范围来确定不确定度。

QJ44电桥各量限的允许误差极限为：

 

 

 

每个量程的等级是不同的.所以如果测量一个0.001的电阻，那么不确定度是：正负（0.5%X（10-2/10+10-3））=正负1%X10-3，也就是相对误差是1%

双臂电桥(QJ44)的功能介绍与使用

2020-02-05 22:23·机电小助手

一、用途

QJ44型携带式直流双臂电桥，内附晶体管检流计和能内附工作电源。适合于工矿企业、实验室或车间现场，对直流以低值电阻作准确测量。如在我们水电站机电设备中常用来测量金属导体的导电系数，接触电阻、电动机、发电机绕组，变压器绕组、转子磁极线圈的电阻值，以及等其它各类直流低值电阻。

二、电桥主要性能

1、准确度等级：0.2级。

2、使用温度范围：5℃～45℃。

3、测量范围：0.00001～11Ω，基本量限0.01～11Ω。

4、准确度：电桥在环境温度为20℃±10℃，相对湿度小于80%的条件下，在基本量限内，允许测量误差为：

I△I≤a%Rmax（允许误差为滑线读书刻度4小格）

а…………………………………准确度等级（0.2级）

Rmax…………………………电桥读数的满刻度（Ω）

5、内附晶体管检流计，具有足够的灵敏度。在基本量限内，当滑线读数盘刻度变化4小格，检流计指针偏离零位不小于1格。

6、电桥的工作电源为1.5V～2V（内附电源为1.5V1号手电筒电池4节并联），晶体管检流计工作电源为6F22、9V（2节并联）

三、QJ44双臂电桥面板位置图

四、使用方法

1、在电池盒内，装入1.5V1号手电筒电池4~6节并联使用和2节6F22、9V并联使用，此时电桥就能正常工作。如用外接直流电源1.5~2V时，电池盒内的1.5V电池，应预先全部取出。

2、“B1”开关扳到通位置，等稳定后（约3～5分钟），调节检流计指针在零位。

3、灵敏度旋钮放在最低位置。

4、将被测电阻，按四端连接法，接在电桥相应的C1、P1、P2、C2、的接线柱上。（说明：C为电流级，P为电压级；接线时注意电流级在外侧，电压级在内测）

5、估计被测电阻值大小，选择适当倍率位置，先按“G”按钮，再按“B”按钮，调节步进读数和滑线读数，使检流计指针在零位上。如发现检流计灵敏度不够，应增加其灵敏度，移动滑线盘4小格，检流计指针偏离零位约1格，就能满足测量要求。在改变灵敏度时，会引起检流计指针偏离零位，在测量之前，随时都可以调节检流计零位。被测电阻按下式计算：

被测电阻值=倍率读数×（步进读数+滑线读数）

被测电阻范围与倍率位置选择按下表：

倍率被测电阻范围（Ω）

×1001.1~11

×100.11~1.1

×10.011~0.11

×0.10.0011~0.011

×0.010.00001~0.0011

五、注意事项和维护保养

1、在测电感电路的直流电阻时，应先按下“B”按钮，再按下“G”按钮，断开时，应先断开“G”按钮，后断开“B”按钮。

2、测量0.1Ω以下阻值时，“B”按钮应间歇使用。

3、在测量0.1Ω以下阻值时，C1、P1、P2、C2、接线柱到被测量电阻之间的连接导线电阻为0.005Ω~0.01Ω；测量其它阻值时，连接导线电阻可不大于0.05Ω。

4、电桥使用完毕后，“B”与“G”按钮应松开。“B1”开关应扳向“断”位置，避免浪费晶体管检流计放大工作电源。

5、如电桥长期搁置不用，应将电池取出。

6、如电桥长期搁置不用，在接触处可能产生氧化，造成接触不良，使接触良好，再涂上一薄层无酸性凡士林，予以保护。

7、电桥应贮放在环境温度+5℃~+45℃，相对湿度小于30%的条件下，室内空气中不应含有能腐蚀仪器的气体和有害杂质。

8、仪器应保持清洁，并避免直接曝晒和剧烈震动。

9、仪器在使用中，如发现检流计灵敏度显著下降，可能因电池寿命完毕引起，因更换新的电池。

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