低電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、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(cè)量學(xué)院：專業(yè)班級(jí)：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)康模?.掌握用雙臂電橋測(cè)低值電阻的原理2.學(xué)會(huì)用雙臂電橋測(cè)低值電阻的方法3.了解測(cè)低值電阻時(shí)接線電阻和接觸電阻的影響及避免的方法二、實(shí)驗(yàn)原理：我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對(duì)低值電阻測(cè)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(cè)量電阻Rx，電路圖如圖1所示，考慮到電流表、毫伏表與測(cè)量電阻的接觸電阻后，等效電路圖如圖2所示。由于毫伏表內(nèi)阻Rg遠(yuǎn)大于接觸電阻Ri3和Ri4,因此他們對(duì)于毫伏表的測(cè)量影響可忽略不計(jì)，此

2、時(shí)按照歐姆定律R＝V／I得到的電阻是（Rx+Ri1+Ri2）。當(dāng)待測(cè)電阻Rx小于1Ω時(shí)，就不能忽略接觸電阻Ri1和Ri2對(duì)測(cè)量的影響了。因此，為了消除接觸電阻對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響，需要將接線方式改成下圖3方式，將低電阻Rx以四端接法方式連接，等效電路如圖4。此時(shí)毫伏表上測(cè)得電眼為Rx的電壓降，由Rx=V/I即可準(zhǔn)測(cè)計(jì)算出Rx。接于電流測(cè)量回路中成為電流頭的兩端(A、D)，與接于電壓測(cè)量回路中稱電壓接頭的兩端(B、C)是各自分開(kāi)的，許多低電阻的標(biāo)準(zhǔn)電阻都做成四端鈕方式。根據(jù)這個(gè)結(jié)論，就發(fā)展成雙臂電橋，線路圖和等效電路圖5和圖6所示。標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn電流頭接觸電

3、阻為Rin1、Rin2，待測(cè)電阻Rx的電流頭接觸電阻為Rix1、Rix2，都連接到雙臂電橋測(cè)量回路的電路回路內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓頭接觸電阻為Rn1、Rn2，待測(cè)電阻Rx電壓頭接觸電阻為Rx1、Rx2，連接到雙臂電橋電壓測(cè)量回路中，因?yàn)樗鼈兣c較大電阻R1、R2、R3、R相串連，故其影響可忽略。由圖5和圖6，當(dāng)電橋平衡時(shí)，通過(guò)檢流計(jì)G的電流IG=0,C和D兩點(diǎn)電位相等，根據(jù)歐姆定律，可得方程組（1）(1)解方程組得(2)通過(guò)聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，同時(shí)調(diào)節(jié)R1、R2、R3、R，使得成立，則（2）式中第二項(xiàng)為零，待測(cè)電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn的接觸電阻Rin1、Rix2均包括

4、在低電阻導(dǎo)線Ri內(nèi)，則有(3)實(shí)際上即使用了聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，也很難完全做到。為了減小(2)式中第二項(xiàng)的影響，使用盡量粗的導(dǎo)線以減小電阻Ri的阻值(Ri<0.001Ω)，使(2)式第二項(xiàng)盡量小，與第一項(xiàng)比較可以忽略，以滿足(3)式。三、實(shí)驗(yàn)儀器：四端電阻、直流電源、電壓計(jì)、電流計(jì)、電阻箱、導(dǎo)線四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：1.將銅棒置于四端電阻，將導(dǎo)線接到內(nèi)側(cè)接線柱，按電路圖連接電路，觀察電流計(jì)、電壓計(jì)示數(shù)。2.將導(dǎo)線接到外側(cè)接線柱，按電路圖連接電路，觀察電流計(jì)、電壓計(jì)示數(shù)。3.將銅棒置于四端電阻，選擇6段長(zhǎng)度，連接電路，記錄電流計(jì)和電壓計(jì)示數(shù)。4.計(jì)算銅棒的電阻及

5、電阻率，并做數(shù)據(jù)處理。5.選擇鋁棒和鐵棒，重復(fù)3、4步驟。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：?=4mmU源=5V銅棒：位置/mm200.0240.0280.0320.0360.0400.0電流/A0.16770.16740.16750.16750.16750.1675電壓/mv0.190.240.280.320.360.40電阻/10-3Ω1.1331.4341.6721.9102.1492.388電阻率/10-8Ω·m7.1197.5087.5037.5017.5017.502ρ=ρ1+ρ2+ρ3+ρ4+ρ5+ρ66=7.43910-8(10-8Ω·m)根據(jù)不確定

6、度的計(jì)算公式u=i=16(ρ-ρi)2n-1=0.1542(測(cè)量次數(shù)為6，t0.95/n≈1)ρ=ρ±ρ=7.439±0.1542(10-8Ω·m)ur=uρ*100%=2.073%鋁棒：位置/mm200.0240.0280.0320.0360.0400.0電流/A0.16760.16760.16760.16760.16760.1676電壓/mv0.140.170.200.230.260.29電阻/10-3Ω0.8351.0141.1931.3721.5511.730電阻率/10-8Ω·m5.2485.3115.3565.3895.4155.436ρ=

7、ρ1+ρ2+ρ3+ρ4+ρ5+ρ66=5.359(10-8Ω·m)根據(jù)不確定度的計(jì)算公式u=i=16(ρ-ρi)2n-1=0.07014(測(cè)量次數(shù)為6，t0.95/n≈1)ρ=ρ±ρ=5.359±0.07014(10-8Ω·m)ur=uρ*100%=1.308%鐵棒：位置/mm200.0240.0280.0320.0360.0400.0電流/A0.16700.16700.16700.16700.16700.1670電壓/mv0.490.590.700.800.901.00電阻/10-3Ω2.9343.5324.1924.7905.3895.988電阻率

8、/10-8Ω·m18.4318.4918.8118.8118.8118.81ρ=ρ1+ρ2+ρ