大学物理实验预习导航.ppt

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,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,1，背景介绍,电阻按其阻值大小可分为高阻值电阻（100K以上）、中阻值电阻（1100K）和低阻值电阻（1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10-2数量级，测量小于1电阻时，则附加电阻的影响将大于10%，阻值越低影响越大。,2，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1 2.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。,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；,【说明】：1.导线及接触电阻的等效值约在0.001 0.01,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,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。,3，仪器介绍预习要点（三）:仪器使用,4，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；,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：,.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,5，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；,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）,6，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；,