大学物理实验预习导航

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大学物理实验-预习导航用QJ44型箱式双电桥测低电阻（预习指导）北京工业大学赵宝森\n内容介绍1，背景介绍2，实验原理3，仪器介绍4，操作指南5，数据处理要求6，预习思考题\n1，背景介绍电阻按其阻值大小可分为高阻值电阻（100KΩ以上）、中阻值电阻（1Ω—100KΩ）和低阻值电阻（1Ω以下）三种。不同阻值的电阻，测量方法不尽相同，它们都有本身的特殊问题。用惠斯通电桥测中阻值电阻时，可以忽略连接导线的电阻和接点的接触电阻（总称附加电阻）的影响。但用它测低电阻时，就不能忽略了。由于附加电阻约为10-2Ω数量级，测量小于1Ω电阻时，则附加电阻的影响将大于10%，阻值越低影响越大。\n2，实验原理预习要点（一）：四端接法1.测量电阻的简单电路见图12.由于在元器件连接时不可避免地存在导线及接触电阻,其等效电路图如图2.注：—电压、电流表中测得的数值与电阻上的实际电压值及电流值并不相等；—电流数值相差较小；—电压表测得的是待测电阻及等效接触电阻上的合电压，尤其在测量低电阻值时，误差会很大。VARVA\n预习要点（一）:四端接法3.我们把待测电阻制备成四个连接端,分别接至电压、电流测量仪表，如左图3所示。注：P、P端为电压测量接入点，设置在靠近待测电阻的内侧；C、C端为电流测量接入点，设置在远离待测电阻的外侧；j、j点经焊接处理，此处无接触电阻。4.将制备成四端接法的电阻连入测量电路,如图4。注：此时仪表可测得电阻上的准确电压和电流，测量误差小；VAPPCCjj【说明】：1.导线及接触电阻的等效值约在0.001～0.01Ω,由此可以估算出测量计算的误差2.改用四端接法,并未消除接触电阻,而是改变其分布位置,使得测量和计算误差大大减小\n预习要点（二）：双电桥的设计思想和结构▲.四端接法引入电桥测量电路,演变出凯尔文电桥,亦称双臂桥。▲.接触电阻和导线电阻分别用等效电阻r表示于图中，r阻值约在0.1欧姆；R1、R2、Ra、Rb、等配置电阻取值在几十至几百欧姆；▲.仪器设计得能够保证R1、R2与Ra、Rb成比例联动调整，在电桥平衡条件下，经合理简化，可以得到与惠斯登电桥相同的测量计算关式；▲.详细的推导与论述请参看实验讲义128-129页。EGRXRR2R1rII0iKGKBrrrrRaRb\n3，仪器介绍预习要点（三）:仪器使用111111111111111111010-1020-20×100×10×1×0.1×0.010.010.020.030.000.100.040.050.060.080.070.0000.0010.0020.0030.0090.0080.0070.0060.0050.004QJ-44双臂电桥C1C2P1P2调零灵敏度ONOFF+—BG倍率选择QJ-44型双臂电桥的仪器面板示意图\n4，操作指南预习要点（三）:仪器使用使用操作要点：▲.双臂电桥用以测量低值电阻，待测电阻须依四端接法接入电桥；▲.根据可测得未知电阻之值。C称为倍率；▲.使用电桥之前，应先选择倍率C的取值。C可由粗测阻值和电桥读值来估算其数值；▲.C的取值应使电桥读值有最多的有效位数（四位）；▲.仪器的工作电源可以内接，也可以外接；▲.使用仪器以前，先接通电源，预热五分钟；▲.注意调节检流计零位；灵敏度先调节至最小、操作中逐步提高测量灵敏度；▲.在最高灵敏度条件下进行最后测量，电桥读数等于步进粗调盘的读数与滑动细调读数之和；电阻测量结果为电桥读数与倍率之积；▲.电桥测量操作尽可简短，避免较工作大电流长时间通电运行引起测量误差或危及仪器安全；▲.按扭B和G应间歇使用（跃接），不要锁住；\n预习要点（三）:仪器使用电桥测量的不确定度：◆.双臂电桥的精确度等级与所选择的倍率有关；电桥各级倍率与有效量程、精确度等级指数的关系可见下表：倍率有效量程(欧姆)准确度等级指数(a)1001-110.2100.1–1.10.210.01–0.110.20.10.001–0.0110.50.010.0001–0.00111◆.测量不确定度可由下面公式计算：为所在倍率下的最大可测电阻值\n5，数据处理要求实验测量内容：本实验要求同学用双臂电桥测量一批标称值为0.7欧姆的商品电阻,分别计算出每只电阻的相对误差,挑选出误差超标的电阻；待测电阻（Ω）倍率粗调值（Ω）细调值（Ω）准确度等级最大可测电阻值电阻1电阻2电阻3\n操作提示：如何将一般商品电阻制备成四端测量样品？可以借助实验导线，但这里需要考虑导线电阻，必须对导线电阻进行测量；（每条导线的阻值约在0.02欧姆）\n6，思考问题：1.双臂电桥和惠斯登电桥在结构上有什麽不同?为什麽前者适合于低电阻的测量?2.用双电桥测量电阻时,为什麽B按扭要间歇使用,不能锁住?3.简单归纳一下双臂电桥的规范操作步骤；