實(shí)驗(yàn)4 雙臂電橋測(cè)量低電阻

1、實(shí)驗(yàn)4雙臂電橋測(cè)量低電阻用惠斯頓電橋測(cè)量中等電阻時(shí)，忽略了導(dǎo)線電阻和接觸電阻的影響，但在測(cè)量1Ω以下的低電阻時(shí)，各引線的電阻和端點(diǎn)的接觸電阻相對(duì)被測(cè)電阻來(lái)說(shuō)不可忽略，一般情況下，附加電阻約為105~102Ω。為避免附加電阻的影響，本實(shí)驗(yàn)引入了四端引線法，組成了雙臂電橋（又稱(chēng)為開(kāi)爾文電橋），是一種常用的測(cè)量低電阻的方法，已廣泛的應(yīng)用于科技測(cè)量中。[實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康腯1、了解四端引線法的意義及雙臂電橋的結(jié)構(gòu)；2、學(xué)習(xí)使用雙臂電橋測(cè)量低電阻；

2、3、學(xué)習(xí)測(cè)量導(dǎo)體的電阻率。[實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理]1、四端引線法測(cè)量中等阻值的電阻，伏安法是比較容易的方法，惠斯頓電橋法是一種精密的測(cè)量方法，但在測(cè)量低電阻時(shí)都發(fā)生了困難。這是因?yàn)橐€本身的電阻和引線端點(diǎn)接觸電阻的存在。圖1為伏安法測(cè)電阻的線路圖，待測(cè)電阻RX兩側(cè)的接觸電阻和導(dǎo)線電阻以等效電阻r1、r2、r3、r4表示，通常電壓表內(nèi)阻較大，r1和r4對(duì)測(cè)量的影響不大，而r2和r3與RX串聯(lián)在一起，被測(cè)電阻（r2RXr3），若r2和r3數(shù)值與

3、RX為同一數(shù)量級(jí)，或超過(guò)RX，顯然不能用此電路來(lái)測(cè)量RX。若在測(cè)量電路的設(shè)計(jì)上改為如圖2所示的電路，將待測(cè)低電阻RX兩側(cè)的接點(diǎn)分為兩個(gè)電流接點(diǎn)CC和兩個(gè)電壓接點(diǎn)PP，CC在PP的外側(cè)。顯然電壓表測(cè)量的是PP之間一段低電阻兩端的電壓，消除了r2和r3對(duì)RX測(cè)量的影響。這種測(cè)量低電阻或低電阻兩端電壓的方法叫做四端引線法，廣泛應(yīng)用于各種測(cè)量領(lǐng)域中。例如為了研究高溫超導(dǎo)體在發(fā)生正常超導(dǎo)轉(zhuǎn)變時(shí)的零電阻現(xiàn)象和邁斯納效應(yīng)，必須測(cè)定臨界溫度Tc，正是用

4、通常的四端引線法，通過(guò)測(cè)量超導(dǎo)樣品電阻R隨溫度T的變化而確定的。低值標(biāo)準(zhǔn)電阻正是為了減小接觸電阻和接線電阻而設(shè)有四個(gè)端鈕。接近零。在實(shí)際的使用中，通常使R1=R2，R3=R4，則上式變?yōu)樵谶@里必須指出，在實(shí)際的雙臂電橋中，很難做到R3R1與R4R2完全相等，所以Rx和RN電流接點(diǎn)間的導(dǎo)線應(yīng)使用較粗的、導(dǎo)電性良好的導(dǎo)線，以使r值盡可能小，這樣，即使R3R1與R4R2兩項(xiàng)不嚴(yán)格相等，但由于r值很小，更正項(xiàng)仍能趨近于零。為了更好的驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論

5、，可以人為地改變R1、R2、R3和R4的值，使R1≠R2，R3≠R4，并與R1=R2，R3=R4時(shí)的測(cè)量結(jié)果相比較。雙臂電橋所以能測(cè)量低電阻，總結(jié)為以下關(guān)鍵兩點(diǎn)：a、單臂電橋測(cè)量小電阻之所以誤差大，是因?yàn)橛脝伪垭姌驕y(cè)出的值，包含有橋臂間的引線電阻和接觸電阻，當(dāng)接觸電阻與Rx相比不能忽略時(shí)，測(cè)量結(jié)果就會(huì)有很大的誤差。而雙臂電橋電位接點(diǎn)的接線電阻與接觸電阻位于R1、R3和R2、R4的支路中，實(shí)驗(yàn)中設(shè)法令R1、R2、R3和R4都不小于100Ω

6、，那么接觸電阻的影響就可以略去不計(jì)。b、雙臂電橋電流接點(diǎn)的接線電阻與接觸電阻，一端包含在電阻r里面，而r是存在于更正項(xiàng)中，對(duì)電橋平衡不發(fā)生影響；另一端則包含在電源電路中，對(duì)測(cè)量結(jié)果也不會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)滿足R3R1=R4R2條件時(shí)，基本上消除了r的影響。[實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器]雙臂電橋，被測(cè)電阻，導(dǎo)線，螺旋測(cè)微計(jì)等。[實(shí)驗(yàn)儀器介紹實(shí)驗(yàn)儀器介紹]本實(shí)驗(yàn)使用的是QJ44型直流雙臂電橋，它的主要用途，是用來(lái)測(cè)量0.0001～11Ω的直流電阻，金屬導(dǎo)體

7、的電阻率、導(dǎo)線電阻、直流分流器電阻、開(kāi)關(guān)，電器的接觸電阻及各類(lèi)型電機(jī)、變壓器的繞線電阻和升溫試驗(yàn)等。其技術(shù)性能如下：1.1.技術(shù)性能技術(shù)性能（1）總有效量程：0.0001～11Ω，分五個(gè)量程。（2）電橋的參考溫度為201.5℃，參考相對(duì)濕度為40%～60%。（3）電橋的標(biāo)稱(chēng)使用溫度為2015℃，標(biāo)稱(chēng)使用相對(duì)濕度為25%～80%。（4）在參考的溫度和參考相對(duì)濕度的條件下，電橋各量限的允許誤差極限為：Elim（)………（1）RN10X式中: