直流双臂电桥测量低值电阻ppt课件

实验仪器
SB-82型双臂电桥、 QJ44型双臂电桥、稳压电源、复射式检流计、游标卡尺、标准电阻、待测电阻。
实验原理
1.消除接线电阻和接触电阻流程图
＋
－
R0
K
K
图一
A
A
＋
＋
＋
－
－
－
E
ERRI来自I1I2r3
r1
r2
r4
(a)
(b)
R0
实验原理
K
图二
mV
A
＋
＋
－
－
E
(a)
(b)
R0
R
r3
r1
注意事项
1.电流接头和电压接头应分开连接。 2.测直径时应小心，不要碰弯金属电阻丝。
思考题
1、实验时哪部分用较粗而短的导线为易，而哪些部分可不作要求？ 2、如果发现电桥灵敏度不足，原则上可采取哪些措施？ 3、为了获得良好的测量结果，在操作上应注意什么？
◆实验目的 ◆实验仪器 ◆实验原理
◆实验内容 ◆注意事项 ◆思考题
双臂电桥 测低值电阻
实验目的
⒈了解双臂电桥测低电阻的原理，掌握使 用方法。 ⒉测定导体棒的电阻率。 ⒊了解QJ44型双臂电桥的使用方法。
r2
r4
mV
＋
－
R0
K
A
＋
－
E
R
a
b
c
d
实验原理
2.双臂电桥原理图及公式推导
RX
r
G
A1
A2
B2
B1
B3
B4
D1
D2
F
C
E
Rb
R3
R4

调节R1、R2、R3、R4，使G=0，电桥达到平衡， 可得到以下三个回路方程：
IG 0
I1R3 I 3 Rx I 2 R4 I1R1 I 2 R2 I 3 RN I 2 (R2 R4 ) (I 3 I 2 )r
解方程，得Rx=?
RX

R3 R1
RN

rR2
估计R3=
R1 RN
Rx，
如Rx=0.47 Ω 时，
R3=384.6 Ω
2. 步骤
接通电 桥电源
按住短路 调节指针指零
按住细 调节R3，再使G=0； 记下R3的第2次读数值R3''于表28-3
换向开关至另一侧
接通换向开关至任一侧
按住粗，调节R3, 使电桥平衡G=0
按住细，调节R3，再使G=0 记下R3的第1次读数值R3'于表28-3
( R3
R3 R2 r R1
R4 ) R2
R3 R4 R1 R2
RX

R3 R1
RN
双臂电桥平衡的辅助条件 实验中如何实现:
双臂电桥的平衡条件
R3 R4 R1 R2
？
实验中如何实现:
R3 R4 R1 R2
？
R3
(1)设定R1=R2:
R1、R2采用依次能改变一个数量级的四
标准电阻
RN（Ω） 101 100
(0.13)10-1 10-2 10-3 10-3 10-3 10-3
比率臂电阻 电源电压
R1= R2（Ω）
U（V）
100
Байду номын сангаас
1.5v （双桥）
103
102
4～8
10

*
实验原理
一、伏安法测低电阻的困难与处理： 如图a是伏安法测电阻的电路图，图b是将RX两侧的接触电阻、导线电阻的等效电阻 r1、 r2 、r3 、r4 表现出来的电路图。
*
由于电压表内阻较大，故 r1、r4对其影响不大可以忽略，而r2 、r3与RX相比不能忽略，有时甚至超过RX，所以图a不能用于低阻的测量。
*
*
（1）将一段圆柱形导体（如铜丝、铅棒或铁棒等）按“四端电阻”的形式，如图4-4所示，连接在双臂电桥的P1P2C1C2的4个接线柱上，测出P1P2间电阻R。 （2）根据选用导体粗细的不同，合理选用螺旋测微计测量出导体的直径d。在不同段十字方向共测量5次，求出平均值。 （3）用米尺测量出P1P2间的长度L。
*
r
1
r
2
r
3
K
E
a
b
c
d
R
1
R
2
R
4
R
3
R
G
G
A
b
1
b
2
R
S
R
x
（图
d
）
*
当R1、R2、R3、R4取某一值时可使IG=0,即 Ubc=Udc 如图d所示，设通过RX的电流为I，则
=
*
由于r2<< R1, r2<< R2.上两式中取 相除得： 则 当 时，可以消除接触电阻r2的影响。
实 验 四 用双臂电桥测低电阻
*
实验目的 1.了解双臂电桥测低电阻的原理； 2.学会用双臂电桥测低电阻； 3.用双臂电桥测量导体的电阻率。 实验仪器和用具 QJ44型直流双臂电桥，螺旋测微计，铜丝，米尺，直流电源。
*

实验4 双臂电桥测量低电阻用惠斯顿电桥测量中等电阻时，忽略了导线电阻和接触电阻的影响，但在测量1Ω以下的低电阻时，各引线的电阻和端点的接触电阻相对被测电阻来说不可忽略，一般情况下，附加电阻约为10-5~10-2Ω。

为避免附加电阻的影响，本实验引入了四端引线法，组成了双臂电桥（又称为开尔文电桥），是一种常用的测量低电阻的方法，已广泛的应用于科技测量中。

[实验目的]1、了解四端引线法的意义及双臂电桥的结构；2、学习使用双臂电桥测量低电阻；3、学习测量导体的电阻率。

[实验原理]1、四端引线法测量中等阻值的电阻，伏安法是比较容易的方法，惠斯顿电桥法是一种精密的测量方法，但在测量低电阻时都发生了困难。

这是因为引线本身的电阻和引线端点接触电阻的存在。

图1为伏安法测电阻的线路图，待测电阻R X两侧的接触电阻和导线电阻以等效电阻r1、r2、r3、r4表示，通常电压表内阻较大，r1和r4对测量的影响不大，而r2和r3与R X串联在一起，被测电阻（r2+R X+r3），若r2和r3数值与R X为同一数量级，或超过R X，显然不能用此电路来测量R X。

若在测量电路的设计上改为如图2 所示的电路，将待测低电阻R X两侧的接点分为两个电流接点C-C和两个电压接点P-P，C-C在P-P的外侧。

显然电压表测量的是P-P之间一段低电阻两端的电压，消除了r2和r3对R X测量的影响。

这种测量低电阻或低电阻两端电压的方法叫做四端引线法，广泛应用于各种测量领域中。

例如为了研究高温超导体在发生正常超导转变时的零电阻现象和迈斯纳效应，必须测定临界温度Tc，正是用通常的四端引线法，通过测量超导样品电阻R随温度T的变化而确定的。

低值标准电阻正是为了减小接触电阻和接线电阻而设有四个端钮。

图1 伏安法测电阻图2 四端引线法测电阻2、双臂电桥测量低电阻用惠斯顿电桥测量电阻，测出的R X 值中，实际上含有接线电阻和接触电阻（统称为R j ）的成分（一般为10-3~10-4Ω数量级），通常可以不考虑R j 的影响，而当被测电阻达到较小值（如几十欧姆以下）时，R j 所占的比重就明显了。