資源描述：
《南昌大學(xué)低電阻測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：低電阻測量學(xué)院：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：座位號(hào)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅?.掌握用雙臂電橋測低值電阻的原理。2.學(xué)會(huì)用雙臂電橋測低值電阻的方法。3.了解測低值電阻時(shí)接線電阻和接觸電阻的影響及其避免的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：四端電阻，待測電阻棒(銅、鋁、鐵)，直流電源，電流表，電壓表，電阻箱等。三、實(shí)驗(yàn)原理和方法：用單臂電橋測量電阻時(shí)，其所測電阻值一般可以達(dá)到四位有效數(shù)字，最高阻值可測到106Ω，最低阻值為1Ω。當(dāng)被測電阻的阻值低于1Ω時(shí)(稱為低值電阻)單臂電橋測量到的電阻的有效數(shù)字將減小，另外其測量誤差也顯著增
2、大起來，究其原因是因?yàn)楸粶y電阻接入測量線路中，連接用的導(dǎo)線本身具有電阻(稱為接線電阻)，被測電阻與導(dǎo)線的接頭處亦有附加電阻(稱為接觸電阻)。接線電阻和接觸電阻的阻值約為10-2—10-5Ω。接觸電阻雖然可以用清潔接觸點(diǎn)等措施使之減小，但終究不可能完全清除。當(dāng)被測電阻僅為10-3—10-6Ω時(shí)，其接線電阻及接觸電阻值都已超過或大大超過被測電阻的阻值，這樣就會(huì)造成很大誤差，甚至完全無法得出測量結(jié)果。所以，用單臂電橋來測量低值電阻是不可能精確的，必須在測量線路上采取措施，避免接線電阻和接觸電阻對低值電阻測量的影響。精確測定低值電阻的關(guān)鍵，在于消除接線電阻和接觸電阻的影響。下面我們考察
3、接線電阻和接觸電阻是怎樣對低值電阻測量結(jié)果產(chǎn)生影響的。例如用安培表和毫伏表按歐姆定律R=V/I測量電阻R，設(shè)R在1Ω以下，按一般接線方法用如圖1(a)所示的電路。由圖1(a)可見，如果把接線電阻和接觸電阻考慮在內(nèi)，并設(shè)想把它們用普通導(dǎo)體電阻的符號(hào)表示，其等效電路如圖1(b)所示。其中r1、r2分別是連接安培表及變阻器用的兩根導(dǎo)線與被測電阻兩端接頭處的接觸電阻及導(dǎo)線本身的接線電阻，r3、r4是毫伏表和安培表、滑線變阻器接頭處的接觸電阻和接線電阻。通過安培表的電流I在接頭處分為I1、I2兩支，I1流經(jīng)安培表和R間的接觸電阻再流入R，I2流經(jīng)安培表和毫伏表接頭處的接觸電阻再流入毫伏表
4、。因此，r1、r2應(yīng)算作與R串聯(lián);r3、r4應(yīng)算作與毫伏表串聯(lián)。由于r1、r2的電阻與R具有相同的數(shù)量級，甚至有的比R大幾個(gè)數(shù)量級，故毫伏表指示的電位差不代表R兩端的電位差。也就是說，如果利用毫伏表和安培表此時(shí)所指示的值來計(jì)算電阻的話，不會(huì)給出準(zhǔn)確的結(jié)果。為了解決上述問題，試把連接方式改為如圖2(a)所示的式樣。同樣用電流流經(jīng)路線的分析方法可知，雖然接觸電阻r1、r2、r3和r4仍然存在，但由于其所處位置不同，構(gòu)成的等效電路改變?yōu)閳D2(b)。由于毫伏表的內(nèi)阻大于r3、r4、R，故毫伏表和安培表的示數(shù)能準(zhǔn)確地反映電阻R上的電位差和通過的電流。利用歐姆定律可以算出R的正確值。由此可
5、見，測量電阻時(shí)，將通電流的接頭(電流接頭)a、d和測量電位差的接頭(電壓接頭)b、c分開，并且把電壓接頭放在里面，可以避免接觸電阻和接線電阻對測量低值電阻的影響。這結(jié)論用到惠斯通電橋的情況如果仍用單臂電橋測低值電阻RX，則比較臂Rb也應(yīng)是低值電阻，這樣才能在支路電流增大時(shí)，從而使RX的電位差可以跟R1上的電位差相等。設(shè)R1和R2都是10Ω以上的電阻，則與之有關(guān)的接觸電阻和接線電阻的影響可以忽略不計(jì)。消除影響的只是跟RX、Rb有關(guān)的接觸電阻和接線電阻。我們可以這樣設(shè)想，如圖3所示。應(yīng)用上面的結(jié)論在RX的A點(diǎn)處分別接電流接頭A1和電壓接頭A2;在Rb的D點(diǎn)處分別接電流接頭D1和電壓
6、接頭D2。則A點(diǎn)對RX和D點(diǎn)對Rb的影響都已消除。關(guān)于C點(diǎn)鄰近的接線電阻和接觸電阻同R1、R2、Rg相比可以略去不計(jì)。但B1、B3的接觸電阻和其間的接線電阻對RX、Rb的影響還無法消除。為了消除這些電阻的影響，我們把檢流計(jì)同低值電阻的接頭也接成電壓接頭B2、B4。為了使B2、B4的接觸電阻等不受影響，也象R1、R2支路一樣，分別接上電阻R3、R4譬如10Ω，則這兩支路的接觸電阻等同R3、R4相比較可略去。這樣就在單電橋基礎(chǔ)上增加兩個(gè)電阻R3、R4，從而構(gòu)成一個(gè)雙臂電橋。但是B1、B3的接觸電阻和B1、B3間的接線電阻無處歸并，仍有可能影響測量結(jié)果。下面我們來證明，在一定條件下，
7、r的存在并不影響測量結(jié)果。在使用電橋時(shí)，調(diào)節(jié)電阻R1、R2、R3、R4和Rb的值，使檢流計(jì)中沒有電流通過(Ig=0)，則F、C兩點(diǎn)電位相等。于是通過R1、R2的電流均為I1，而通過R3、R4的電流均為I2，通過RX、Rb的電流為I3，而通過r的電流為I3-I2。根據(jù)歐姆定律可得到以下三式子I3RX+I2R3=I1R1I2R4+I3Rb=I1R2I2（R3+R4）=（I3-I2）r把上面三式聯(lián)解，并消去I1、I2和I3可得RX=R1R2Rb+R4rR3+R4+rR1R2-R3R4(1)式(1)
