大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)：雙臂電橋課件

雙臂電橋

?電磁學(xué)系列6

雙臂電橋又名開(kāi)爾文電橋，是一種測(cè)量低值電阻（一般在10-5~1之間）的常用儀器，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。在測(cè)量低電阻時(shí)，連接線的電阻、接頭的接觸電阻（一般為10-310-4的數(shù)量級(jí)）都將給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)不允許的誤差。因此就必須想辦法消除或減小接線電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。雙臂電橋就是為了解決這些矛盾而設(shè)計(jì)出來(lái)的。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理見(jiàn)圖：

r1-4是接線電阻，由圖可見(jiàn)。電壓表測(cè)量的電阻兩端還包含r1-2，當(dāng)R與r1，r2同數(shù)量級(jí)時(shí)將帶進(jìn)的誤差就很大，1、接線電阻與導(dǎo)線本身電阻對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響AVRr1r2r3r42、四端接入法消除誤差：Vr1r2r3r4CCPPPCCCPP電壓接線電流接線

四端接入法如圖所示，r1—4同樣是接線電阻，然電路變成電壓表串聯(lián)r3-4與R并列，由于電表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于r3，r4，因此它們的影響可以忽略不計(jì)。下圖就是四端接入法裝置。R四端接入裝置將兩式相比：

如果調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱使電橋平衡有R3=R1,R4=R2則：

需要滿足的條件A:要求I0比i至少要大4到5個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此R3，R4要比r0大得多，這樣可以保證大多數(shù)電流從r0流過(guò)。B:R1,R2,R3,R4的電阻值應(yīng)適當(dāng)取得大一些，但不能無(wú)限地?cái)U(kuò)大，這樣要引起靈敏度的下降。把四端接法的低電阻（如待測(cè)低電阻和比較臂低電阻）接入原單臂電橋，這樣就多了一臂，最后就演變成為上圖的雙臂電橋的電原理圖。為了保證電橋在調(diào)節(jié)平衡過(guò)程中同步協(xié)調(diào)，通常都采用兩個(gè)機(jī)械聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，同時(shí)也就一定存在兩個(gè)相等的比率，這樣電橋有了兩個(gè)比率臂，故有雙臂電橋之稱。三、實(shí)驗(yàn)儀器操作要點(diǎn)：

1、將檢流計(jì)電源開(kāi)關(guān)“B1”開(kāi)啟，穩(wěn)定后（大約5分鐘）靈敏度逆時(shí)針到底，調(diào)節(jié)調(diào)另按鈕使檢流計(jì)指示為另。2、用導(dǎo)線將被測(cè)電阻按四端接線的方式完成必要的連接。其中P—P是電壓端：C-C是電流端。3、估計(jì)被測(cè)電阻的大小，選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，先按B按鈕后按G按鈕，細(xì)心調(diào)節(jié)測(cè)定臂粗調(diào)與測(cè)定臂細(xì)調(diào)，使電橋平衡，逐漸提高電橋靈敏度，然后反復(fù)調(diào)節(jié)直到最靈敏度的位置方可以讀數(shù)：

RX=倍率X（步進(jìn)位數(shù)+測(cè)定盤(pán)讀數(shù)）

4、測(cè)量完成后，將‘B1’開(kāi)關(guān)關(guān)閉。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、測(cè)定金屬的電阻率和電導(dǎo)率

試用QJ-44型雙臂電橋測(cè)出黃銅棒的電阻率和電導(dǎo)率。雙臂電橋使用見(jiàn)說(shuō)明書(shū)，數(shù)據(jù)表格和數(shù)據(jù)處理自擬。

測(cè)量過(guò)程點(diǎn)擊播放測(cè)量裝置被測(cè)電阻封接在一個(gè)密封的金屬罐內(nèi)，其中心有一盛有機(jī)油的小罐（既絕緣又使其導(dǎo)熱均勻）把被測(cè)電阻與加熱裝置都浸入油中，然后密封金屬外蓋。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)下圖。

CPPC測(cè)定金屬的電阻溫度系數(shù)裝置被測(cè)電阻機(jī)油加熱器外蓋冷卻風(fēng)扇接加溫與溫度控制注意:儲(chǔ)油罐注入約三分之二深度的機(jī)油，測(cè)量電阻應(yīng)慢慢放入儲(chǔ)油罐內(nèi)，并防止溢油。加溫裝置的使用與操作（1）將被測(cè)電阻的四引出端分別按電壓，電流端與雙臂電橋完成連接。（2）啟動(dòng)加熱器的電源，注意一下啟動(dòng)時(shí)的顯示溫度，接著設(shè)定溫度的范圍，一般大約定在90度左右。(3）每當(dāng)升高5°C左右測(cè)一次電阻和溫度并作記錄，一直做到90度左右，視情況而定。(4)停止加溫，啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，在剛才記錄數(shù)據(jù)的溫度上，再記錄下降溫時(shí)的數(shù)據(jù)，作平均值。注：實(shí)驗(yàn)也可以先直接加熱到設(shè)定的溫度，然后慢慢降溫，只測(cè)降溫?cái)?shù)據(jù)作出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。測(cè)量操作測(cè)量過(guò)程點(diǎn)擊播放五、注意事項(xiàng)

1、在加溫過(guò)程中，加溫裝置所顯示的溫度采用即時(shí)即讀，并將讀下的溫度作為測(cè)量的起始點(diǎn)，然后每增加幾度，記錄一個(gè)數(shù)據(jù)。