二級大物實驗報告-雙臂電橋測低電阻

實驗題目：雙臂電橋測量低電阻實驗?zāi)康模赫莆针p臂電橋的工作原理，并用雙臂電橋測量金屬材料的電阻率實驗原理：低電阻是指電阻值小于1Ω的電阻。當(dāng)測量低電阻時，必須考慮接觸電阻和導(dǎo)線電阻對測量產(chǎn)生的影響，故普通的伏安法和惠斯通電橋法就失效了。（如下圖）根據(jù)惠斯通電橋結(jié)合四端接法改進(jìn)成的雙臂電橋可消除附加電阻的影響。（右下圖）由于接觸電阻Rn1、Rn2、Rx1、Rx2均與大電阻R、R1、R2、R3串聯(lián)，故其影響可以忽略，當(dāng)電橋平衡時，IG=0，由基爾霍夫定律，得：解得：通過聯(lián)動轉(zhuǎn)換開關(guān)，調(diào)節(jié)R、R1、R2、R3，使得成立，那么有：實驗內(nèi)容：1、測量銅棒長度（各6次）2、按圖連接好電路，分別選取30cm和40cm長度接入電路，將雙刀雙擲開關(guān)正反各打三次，各得6個電阻數(shù)據(jù)3、同銅棒，測量鋁棒40cm接入電路的電阻4、根據(jù)所得數(shù)據(jù)算出各自的電阻率，并計算銅棒40cm接入電路時的數(shù)據(jù)不確定度。實際電路圖實驗數(shù)據(jù)：123456鋁棒直徑/mm4.9904.9964.9974.9924.9914.995銅棒直徑/mm4.9854.9804.9874.9844.9884.98140cm鋁棒/Ω75474975475275675030cm銅棒/Ω11941199119611991197119640cm銅棒/Ω160516101608161016071609數(shù)據(jù)分析：根據(jù)電阻率的計算公式以及Rx的表達(dá)式可以得到：鋁棒直徑平均值:測量所得電阻的平均值:那么計算得銅棒直徑平均值:測量所得電阻的平均值:那么計算得40cm銅棒接入電路時：（進(jìn)行不確定度計算）銅棒直徑平均值:測量所得電阻的平均值:那么計算得:直徑D的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為取P=0.95，查表得t因子tP=2.57，那么測量列D不確定度的A類評定為儀器（千分尺）的最大允差Δ儀=0.001mm，按照正態(tài)分布算，測量列的不確定度的B類評定那么合成不確定度電阻R的測量列的標(biāo)準(zhǔn)差為取P=0.95，查表得t因子tP=2.57，那么測量列R不確定度的A類評定為儀器（電阻箱）為0.02級，那么Δ儀=1608×0.02%Ω=0.32Ω，考慮到人的判斷相對來說比較精確，因此認(rèn)為uB（R）=Δ儀=0.32Ω。那么合成不確定度又有U（Rn）=0.01%×0.001Ω=1×10-7ΩU（R1）=1000×0.02%Ω=0.2ΩU（L）=2mm根據(jù)不確定度的傳遞公式應(yīng)該有：那么于是最終結(jié)果寫成：課上思考：為什么電流反向后測量值有差別？由于測量電阻為小電阻，電橋平衡中又有較精密的儀器。故交換電流方向后，導(dǎo)線上的電阻造成的誤差就會體現(xiàn)出來，因此會有差別實驗小結(jié)：1、本實驗原理比較簡單，但電路圖連接比較復(fù)雜，特別是電阻的四端接法應(yīng)注意正負(fù)極的一致；2、實驗過程中應(yīng)該注意對儀器的調(diào)零和保護(hù)；3、實驗中測量同一組量時注意保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，不可中途拆卸，否則會造成比較大的系統(tǒng)誤差（特別是銅棒和鋁棒裝好后不要多次改變刀口的松緊）；4、從實驗結(jié)果來看，實驗數(shù)據(jù)比較好，兩次銅棒的測量所得電阻率比較接近。思考題：1、如果將標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測電阻電流頭和電壓頭互換，等效電路有何變化，有什么不好？答：互換后，接觸電阻Rn1、Rn2、Rx1、Rx2就不再與大電阻串聯(lián)，而在電流支路中，其影響就不能忽略，這個時候接觸電阻就會給實驗結(jié)果帶來比較大的誤差。2、在測量時，如果被測低電阻的電壓頭接線電阻較大（例如被測電阻遠(yuǎn)離電橋，所用引線過細(xì)過長等），對測量準(zhǔn)確度有無影響？答：由于電壓頭支路上存在大電阻（一般大于1000Ω），接線電阻如果