1、实验报告双臂电桥测低电阻实验报告(双臂电桥测低电阻)姓名:齐翔学号:PB05000815班级:少年班实验台号:2( 15组2号)实验目的1学习掌握双臂电桥的工作原理、特点及使用方法。2.掌握测量低电阻的特殊性和采用四端接法的必要性。3学习利用双臂电桥测低电阻,并以此计算金属材料的电阻率。实验原理测量低电阻(小于10),关键是消除接触电阻和导线电阻对测量的影响。利 用四端接法可以很好地做到这一点。根据四端接法的原理,可以发展成双臂电桥,线路图和等效电路如图所示。标准电阻Rn电流头接触电阻为Rin1、R in2,待测电阻Rx的电流头接触电阻为Rixl、R ix2,都连接到双臂电桥测量回路的电路回路
2、内。标准电阻电压头接触电 阻为Rn1、R n2,待测电阻Rx电压头接触电阻为Rx1、Rx2,连接到双臂电桥电 压测量回路中,因为它们与较大电阻 Ri、R 2、R3、R相串连,故其影响可忽略。R 臨Rk R沁 I Ri E 皿 Rn EwRix厂广r 比11 1 11 孑 KL.1 1 %图5双臂电桥电路图丘双臂电桥电路等效电路由图、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)llR “3Rx I2R3Tip = I 只 + I2 R2.(I3T2 R “2(R3+R2)解方程组得RRR3 R2 Ri通过联动转换开关,同时调节 R
3、i、R2、R3、R,使得色=色成立,则(2)R1 R式中第二项为零,待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rini、R ix2均包括在低电阻导线Ri内,则有Rx R Rn但即使用了联动转换开关,也很难完全做到R2/R1二R3/R。为了减小式中 第二项的影响,应使用尽量粗的导线,以减小电阻 Ri的阻值(RivO.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。参考:铜棒:1.694 X10-8 Q m铝棒:2.7 X10-8 Q m所用到的器材:直流复射式检流计、0.02级QJ36型双臂两用电桥、059-A型电流表、电源、单刀双掷开关,导线若干实验数据处理:直流电桥:0
4、.02级标准电阻:Rn=0.001门0.01级估(L)=2mm铜棒4.9804.9744.9884.9804.9804.978铝棒5.0005.0024.9885.0005.0004.988一、铝棒的平均值和不确定度的计算铝棒的直径和A类不确定度:n=6Xi=5.000X2=5.OO2X 3=4.988X 4=5.000X 5=5.000X 6=4.9882Xi 一 x / n 一1 =0.008246n 2Xj _ x / n -1 *n 1=0.003366铝棒直径的B类不确定度和合成不确定度:pA=0.003366tp=1.11c=3&=0.002(jb= A 0/c=0.000667k
5、p=1U068 ; tP A kp B 0.00298565二、铜棒的平均值和不确定度的计算铜棒的直径和A类不确定度:n=6X1=4.980x2=4.974X 3=4.988X 4=4.980X 5=4.980x 6=4.978i n 一 2卍 Xi-x)g)=0.008654A2/ n -1 * n = 0.003366铜棒的B类不确定度与合成不确定度:於=0.003366tP=1.11c=3A)=0.002(jb= A 0/c=0.000667kp=12 2U 068 = , t P* A kp* B = 0.002659三、40cm铜棒电阻R的测量与数据处理:铜(40cm) Q1600.
6、031600.011601.311601.321600.081600.04(1)平均值和A类不确定度:n=6Xi=1600.03x2=1600.01x 3=1601.31X 4=1601.32X 5=1600.08X 6=1600.04_ nx 八 X / n = 1600.465i吕jf_n 2.Z(V -X)/(n-1 )=0.0000021Xi 入n 2X. - X / n -1 * n = 0.000008i =1 I(2)实验仪器带来的系统误差(B类):n=6a=0.002b=0.005R=1600.4653= _ (a%+n*b/R)= - 0.0002564895Ur=R* 3
7、= _ 0.295635(3)R的合成不确定度:PA =0.000008Ur=0.295635A U R =0.295635四、40cm铜棒电阻率的数值计算和数据处理:40cm铜棒电阻率的计算:L=0.40d=0.00498R=1600.465R1=1000Rn=0.001Rx=(R/ R 1) Rn=0.001600465p n d2 Rx/4L=7.79564e-8电阻率的不确定度传递公式:S RxLInlnd2Rx4LD2 DdDRxDLdRxLU2UdUfxUldRxLU2 Ud 2Urx 2Ul 2dRxL=0.069e-8因此,实验测得铜棒电阻率为P二(7.796 ).069) X
8、10-8 Q/m五、30cm铜棒电阻率的数值计算和数据处理:铜(30cm)Q1200.311199.521197.421197.311120.011197.0130cm铜棒电阻率的计算:L=0.30d=0.0498R=1185.26R1=1000Rn=0.001Rx=(R/ R1) Rn=0.00118526p n d2 Rx/4L=7.69563e-8六, 40cm 铝棒电阻率的数值计算和数据处理40cm铝棒电阻率的计算:L=0.40d=0.04996R=704.32R1=1000Rn=0.001Rx=(R/ R1) Rn=0.00070432p n d2 Rx/4L=4.600300e-8
9、于是得到结果:对铜棒进行处理:P + P = 1 2 二 7.745635e-823.对铝棒进行处理: 2RRnD 4.600300e-84LRi实验总结这次实验中用到了一些灵敏度很高的仪器, 如检流计。这就需要很细致的进行调节,以提高实验的精度。分析这次实验误差的主要来源有公式(3)是公式(2)的近似,= R3并不严格成立。Ri R由于检流计对仪器稳定性有很高的要求,而在实际中很难做到。金属棒尤其是铝棒不是很直,这就导致长度测量有相当大的偏差,但做误差分析时却无法计算。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?答:这样使Rixl、Rix2均与Rx直接相连,Rini、Rin2均与Rn直接相连。Rixl、Rix2这两个电阻被纳入Rx中,而Rx本身就是很小的,使得相对误差很大,即没有消除接触电阻造成的影响;另外,使 Rn 变大,而且因为 Rn 本身也是很小的,使得相对误差很大。例如被测电阻远离电桥,2)中 R1、R2 与理论值偏R 比实际值偏小,这2、 在测量时,如果被测低电阻的电压头接线电阻较大 所用引线过细过长等),对测量准确度有无影响? 答:有影响,当 Rx1 、Rx2 较大时,将导致公式( 差较大,一方面使第二项不是为零,另一方面使第一项中 些都将影响测量的准确度。Welcome ToDownload 欢迎您的下载,资料仅供参考!
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1