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  Ilonely_殤 2017-09-06 09:07:46

  實(shí)驗(yàn)簡介 電阻按照阻值大小可分為高電阻(100KW以上)、中電阻(1W ～100KW)和低電阻(1W 以下)三種。一般說導(dǎo)線本身以及和接點(diǎn)處引起的電路中附加電阻約為>0.1W，這樣在測低電阻時(shí)就不能把它忽略掉。對惠斯通電橋加以改進(jìn)而成的雙臂電橋(又稱開爾文電橋)消除了附加電阻的影響，適用于10-5~102 W電阻的測量。本實(shí)驗(yàn)要求在掌握雙臂電橋工作原理的基礎(chǔ)上，用雙臂電橋測金屬材料的電阻率。 實(shí)驗(yàn)原理 我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對低值電阻測量結(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測量電阻Rx，電路圖如圖 1 所示， 考慮到電流表、毫伏表與測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，因此他們對于毫伏表的測量影響可忽略不計(jì)，此時(shí)按照歐姆定律R＝V／I得到的電阻是（Rx+ Ri1+ Ri2）。當(dāng)待測電阻Rx小于1W時(shí)，就不能忽略接觸電阻Ri1和Ri2對測量的影響了。 因此，為了消除接觸電阻對于測量結(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)毫伏表上測得電眼為Rx的電壓降，由Rx = V/I即可準(zhǔn)測計(jì)算出Rx。接于電流測量回路中成為電流頭的兩端(A、D)，與接于電壓測量回路中稱電壓接頭的兩端(B、C)是各自分開的，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電流頭接觸電阻為Rin1、R in2，待測電阻Rx的電流頭接觸電阻為Rix1、R ix2，都連接到雙臂電橋測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、R n2，待測電阻Rx電壓頭接觸電阻為Rx1、Rx2，連接到雙臂電橋電壓測量回路中，因?yàn)樗鼈兣c較大電阻R1、R 2、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)，通過檢流計(jì)G的電流IG = 0， C和D兩點(diǎn)電位相等，根據(jù)基爾霍夫定律，可得方程組（1） (1) 解方程組得 (2) 通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，同時(shí)調(diào)節(jié)R1、R 2、R3、R，使得成立，則（2）式中第二項(xiàng)為零，待測電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn的接觸電阻Rin1、R ix2均包括在低電阻導(dǎo)線Ri內(nèi)，則有 (3) 實(shí)際上即使用了聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(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<0.001W)，使(2)式第二項(xiàng)盡量小，與diyi項(xiàng)比較可以忽略，以滿足(3)式。

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