開爾文雙橋測電阻

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1、開爾文雙橋測電阻【儀器】　　開爾文雙電橋、直流穩(wěn)定電源（該電源為穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，實驗時按穩(wěn)流源使用）、檢流計、標(biāo)準(zhǔn)電阻、待測電阻等?！驹怼俊　。保╇p電橋線路結(jié)構(gòu)及消減附加電阻影響的原理　　圖１７—１（ａ）、（ｂ）為雙電橋線路結(jié)構(gòu)及其等效電路。雙電橋在線路結(jié)構(gòu)上與單電橋有兩點顯著不同：①待測電阻Ｒx和橋臂電阻ＲN（標(biāo)準(zhǔn)電阻）均為四端接法；②增加兩個高阻值電阻Ｒ3、Ｒ4，構(gòu)成雙電橋的“內(nèi)臂”。　圖１７—１　雙電橋及其等效電路　　四端電阻外側(cè)的兩個接點稱為電流端，通常接電源回路，從而將電流端的附加電阻折合到電源

2、回路的電阻中。圖１７—１中，Ａ1、Ｃ1兩接點的附加電阻折入了電源內(nèi)阻。Ｂ1、Ｂ3兩接點用短粗導(dǎo)線相連，設(shè)Ｂ1、Ｂ3間附加電阻為ｒ。后面將證明，若Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4及ＲN滿足一定條件，即可消減ｒ?qū)y量結(jié)果的影響?！　∷亩穗娮鑳?nèi)側(cè)的兩個接點稱為電壓端，通常接高電阻回路或電流為零的補償回路。圖１７—１中，Ａ2、Ｃ2端接觸電阻分別并入Ｒ1、Ｒ2；Ｂ2、Ｂ4端接觸電阻分別并入Ｒ3、Ｒ4。由于Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4本身電阻很高，所以這些附加電阻對它們的影響甚微。此外，電壓端之間的部分即為低電阻本身，無另外的連接導(dǎo)

3、線，故有效地消除了導(dǎo)線電阻的影響。　?。玻╇p電橋的平衡條件　　調(diào)節(jié)平衡，就是調(diào)節(jié)電阻Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4和ＲN，使Ｂ、Ｄ兩處等電位，檢流計電流Ｉg＝０。由圖１７—１（ｂ）中所示電流方向，考慮到Ｒ1>>ｒ1，Ｒ2>>ｒ2，Ｒ3>>ｒ3，Ｒ4>>ｒ4，可列出方程聯(lián)立求解得（１７—１）　　雙電橋在結(jié)構(gòu)上盡量做到使上式第二項滿足，故（１７—２）式（１７—２）就是雙電橋的平衡條件。只要待測低電阻按四端接法接入測量，就可像單電橋那樣用式（１７—２）計算Ｒx了?！　。常眩剩常残椭绷鲉?、雙電橋的結(jié)構(gòu)及使用圖１７—２　

4、ＱＪ３２型電橋電路　　雙電橋形式、結(jié)構(gòu)及使用雖多種多樣，但其原理是一樣的。圖１７—２和１７—３分別為ＱＪ３２型單雙電橋的線路及其作為雙電橋使用時的面板接線圖。電橋等級：０.０５；量程：雙橋為10-5Ω～102Ω，單橋為５０Ω～106Ω；保證準(zhǔn)確度等級的測量范圍：10-3Ω～105Ω。外接標(biāo)準(zhǔn)電阻ＲN＝０.０１Ω和ＲN＝０.００１Ω，０.０１級。示零器為外接ＡＣ１５／２型檢流計。圖１７—３　雙電橋面板接線　　圖１７—２中可變電阻Ｒ1、Ｒ3采用同軸調(diào)節(jié)的兩個相同的５位（×０.０１、×０.１、×１、×１０、×１

5、００）十進電阻箱，這樣無論轉(zhuǎn)盤位于何處，都能保證Ｒ1＝Ｒ3。Ｒ2、Ｒ4是兩個可獨立調(diào)節(jié)的１０進４擋（10、102、103、104Ω）電阻箱，調(diào)節(jié)Ｒ2＝Ｒ4，從而保證在使用過程中始終成立?！　∈褂脮r應(yīng)首先根據(jù)Ｒx的粗估值設(shè)定Ｒ1、Ｒ2的初值。將式（１７—２）改寫為，可知相當(dāng)于單電橋的倍率，Ｒ1相當(dāng)于測量盤的示值。與單電橋一樣，根據(jù)Ｒx的數(shù)量級選定的，應(yīng)保證Ｒ1的５個旋鈕都用上（即保證５位有效數(shù)字）?！　。眩剩常残碗姌蜃鳛殡p電橋使用時，其示值誤差限其中：；ａ為等級指數(shù)；１０００Ω為基準(zhǔn)值?！　D１７—４是ＱＪ

6、３２型電橋作為單電橋使用時的接線圖。注意，“標(biāo)準(zhǔn)”接線端要用短路片短路。調(diào)節(jié)Ｒ3（Ｒ1）使電橋平衡，則倍率Ｒ2／Ｒ4的選擇原則也是要保證Ｒ3的５個旋鈕都用上。圖１７—４　單電橋面板接線　　使用中應(yīng)注意兩點：①初值選定后，應(yīng)采用“躍接”法啟閉面板上的“通”鍵來觀察光標(biāo)的偏轉(zhuǎn)情況；②注意ＡＣ１５／２型檢流計的正確使用。調(diào)節(jié)電橋平衡應(yīng)從檢流計最不靈敏的×０.０１擋開始，逐步過渡到×１擋。【實驗要求】　?。ǎ保┯秒p電橋測黃銅片電阻。　?。ǎ幔┌磮D１７—３接線。經(jīng)檢查后接通電。電源要按恒流源使用，電流調(diào)節(jié)為１.０Ａ

7、?！　。ǎ猓└鶕?jù)實驗室提供的粗估值選定Ｒ1、Ｒ2（Ｒ4）值?！　。ǎ悖┮来螠y量黃銅片長為４０ｃｍ、３０ｃｍ、２０ｃｍ、１０ｃｍ時的電阻?！　。ǎ玻┯秒p電橋測康銅絲電阻。注意要根據(jù)康銅絲的粗估值重新選定Ｒ1、Ｒ2（Ｒ4）的初值?！　。ǎ常┯脝坞姌驕y康銅絲電阻?！　。ǎ幔┌磮D１７—４接線，電源按恒流源使用?！　。ǎ猓└鶕?jù)康銅絲阻值范圍和測量公式選定Ｒ2／Ｒ4及Ｒ3的初值，然后接通電源測量?！　。ǎ矗?shù)據(jù)處理?！　。ǎ幔懨髦饕獌x器的名稱、型號、級別，并把原始數(shù)據(jù)整理成表格?！　。ǎ猓┯米鲌D法求黃銅片的電阻率ρ

8、?！　∮米鴺?biāo)紙畫Ｒx～ｌ圖。依據(jù)電阻率公式，由圖線斜率ΔＲ／Δｌ＝ρ／Ｓ求出ρ。銅片截面數(shù)據(jù)由實驗室提供?！　。ǎ悖┤。欤剑矗埃悖頃r的測量數(shù)據(jù)估算ρ的測量不確定度及單、雙電橋測康銅絲電阻的測量不確定度。