双臂电桥测电阻原理 用双臂电桥测量低电阻.docx 10页

实验十二 用双臂电桥测量低电阻【实验目的】1、了解双臂电桥的构造和原理，学会用它测量低电阻。2、测定铜、铝线及 铁线 的电阻率。。【仪器和用具】 QJ19 型直流单双臂电桥，待测电阻棒（铜、铝 或铁 ），螺旋测微器 ，四端低电阻测试夹具，直流稳压电源，安培表，灵敏检流计，标准电阻（ 0.01 级）双臂电桥测电阻原理，滑线变阻器，双刀换向开关，导线 等。【实验原理】电阻按其阻值的大小来分， 大致可以分为三类： 在1 以下的为低电阻， 在1 ~106 之间的为中电阻，610 以上的为高电阻。不同阻值的电阻，测量方法不相同。惠斯登电桥适用于测量中电阻。双臂电桥（又称开尔文电桥）是根据惠斯登电桥原理改进而成， 它能够较4 ~ 102好地消除或减小连接导线的电阻和接触电阻（称为附加电阻，约10 ）带来的影 5响，适合于测量阻值在 10 ~ 1范围内的低电阻。如测量金属材料的电阻率、电机、变压器绕组的电阻、 低阻值线圈电阻等。 因为一般地说， 附加电阻即导线本身的电阻和接点处接 触电阻约为 0.001 左右，用惠斯通电桥测中电阻时，可忽略其影响，但用它测低电阻时，就不能忽略了，例如所测低电阻为 0.01 ，则附加电阻的影响可达 10%。

若所测低电阻在0.001 以下，就无法得出测量结果了。精确测定低值电阻的关键，在于消除接线电阻和接触电阻的影响。下面我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。 例如用 电流 表和 电压 表按欧姆定律UR 测量电阻 R，设 R 在1 以下，按一般接线方法用如图 12-1（a）所示的电路。由图I＋ －mV＋ －mVI2 r3r4IRI1r1 r2RR0E－ ＋ － ＋A AER0K K（a） （b） 图 12-1 电阻一般接法及其等效电路12-1（a）可见，如果把接线电阻和接触电阻考虑在内，并设想把它们用普通导体电阻的符号表示，其等效电路如图 12-1（b）所示。其中r 、r2 分别是连接安培表及变阻器用的两根1导线与被测电阻两端接头处的接触电阻及导线本身的接线电阻，r 、r4 是电压 表和 电流 表、3滑线变阻器接头处的接触电阻和接线电阻。 通过 电流 表的电流 I 在接头处分为I 、I2 两支，1I 流经安培表和 R间的接触电阻再流入 R ，I2 流经 电流表和 电压 表接头处的接触电阻再流1入电压 表。因此， r1 、r2 应算作与 R 串联； r3 、r4 应算作与 电压 表串联。

由于 r1、 r2 的电阻与 R具有相同的数量级， 甚至有的比 R 大几个数量级， 故电压 表指示的电位差不代表 R 两端的电位差。 也就是说， 如果利用 电压 表和 电流 表此时所指示的值来计算电阻的话， 不会得到准确的结果。为了解决上述问题，试把连接方式改为如图 12-2（a）所示的电路。同样用电流流经路线的分析方法可知，虽然接触电阻 r1 、 r2 、 r3 、 r4 仍然存在，但由于其所处位置不同，构成的等效电路改变为图 12-2（b）。由于 电压 表的内阻大于 r3、 r4 、 R ，故 电压 表和电流 表＋ －mV＋ －mVr3 r4Ra b c dr1 r2RR0－ E＋ －＋A AK K（a） （b）ER0图 12-2 电阻四端接法及其等效电路的示数能准确地反映电阻 R 上的电位差和通过的电流。 利用欧姆定律可以算出 R 的正确值。由此可见，测量电阻时，将通电流的接头（电流接头） a、d 和测量电位差的接头（电压接头） b、c 分开，并且把电压接头放在里面，可以避免接触电阻和接线电阻对测量低值电阻的影响。在图 12-3 中，当惠斯登电桥平衡时，有R1RX RNR2（12-1 ）但是电路中共有 12 根导线和 A ，B ，C ，D 共 4 个接点，虽然由 A ，C 点到电源和由B ，D 点到检流计的导线电阻可并入电源和检图 12-3 惠斯登电桥原理图流计的“内阻”里，对测量结果没有影响，可是另 8 根导线和 4 个接点的电阻将会影响测量结果。