研究性实验报告双电桥测低电阻

基础物理实验研究性报告

——双电桥测低值电阻

2014年12月10日

实验专题 双电桥测低值电阻

第一作者 凌勇 第二作者 李萌

院（系）名称

自动化科学与电气工程学院

目录

目录........................................................................................................................ 2 摘要........................................................................................................................ 3 一、实验目的.. (3)

1.1掌握电桥平衡的原理——零示法。 ..................................................... 3 1.2学习用正反接法来降低实验误差 ......................................................... 3 1.3了解双电桥测低电阻的方法和原理。 ................................................. 3 1.4测出铜棒的电阻率。 ............................................................................. 3 二、实验原理........................................................................................................ 3 四、实验内容........................................................................................................ 8 五、数据处理.. (9)

5.1原始数据记录 ......................................................................................... 9 5.2对数据进行线性回归处理 ..................................................................... 9 5.3不确定度的计算 ................................................................................... 10 六、误差分析 (11)

6.1铜棒的长度测量误差 (11)

6.2

X

R 两端的接触电压和附加电阻所引起的误差 (11)

6.3检流计灵敏度误差 ............................................................................... 12 6.4 温度、湿度对铜棒电阻率的影响 ...................................................... 12 七、实验改进 (12)

7.1铜棒长度测量的改进 ........................................................................... 12 7.2提高双电桥灵敏度 ............................................................................... 12 7.3选择适宜的检流计灵敏度 ................................................................... 13 九、实验感想与总结 (13)

参考文献...................................................................................................... 14 附件：原始实验数据. (14)

摘要

本文以“双电桥测低电阻”实验为基础，通过与惠斯通单电桥的对比，详细介绍了开尔文双电桥测量低电阻的原理以及特点，进行了更加严格的实验数据处理与不确定度的计算。根据实验数据分析了系统误差和随机误差的来源，并且结合参考资料对于减小实验误差提出了改进方案，对于新方案与原始方案进行比较，验证了新方案的优势。在实验与研究过程中，对于测量电阻的方法有了新的感受和见解。

关键词：开尔文双电桥，跨线电阻

一、实验目的

1.1掌握电桥平衡的原理——零示法。 1.2学习用正反接法来降低实验误差 1.3了解双电桥测低电阻的方法和原理。 1.4测出铜棒的电阻率。

二、实验原理

由于导线和接触电阻（总称为附加电阻，其数量级约为3

-10Ω）的存在，用单臂电桥测量1Ω以下的低电阻时误差很大，为了消除附加电阻的影响，在单电

桥的基础上发展出了双电桥，它适用于ΩΩ2

6-10~10范围内的电阻测量。

图1

如上图1所示，单电桥测量低电阻时，附加电阻是直接与待测电阻Rx 串联的，当附加电阻的大小与待测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测量电阻的公式：Rx=

12

R R R 就不能准确地得出Rx 的值；再则，由于Rx 很小，如R1≈R2时，电阻0R 也应该是小电阻，其附加电阻的影响也不能被忽略，这也是不能准确测量Rx 的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小电阻的时候有很高的准确度。它的电路原理图如图2。其中R1、R2、R3、R4均为可调电阻，Rx 为被测低电阻，RN 为低值标准电阻。

与图1相比，开尔文电桥作了两点主要的改进： 增加了一个由R2和R4组成的桥臂。

RN 和Rx 由两端接法改为四端接法。其中P1P2构成被测低电阻Rx ，P3P4是标准电阻RN ，P1、P2、P3、P4常被称为电压接点，C1、C2、C3、C4称为电流接点。

图 1

在测量低电阻时，RN 和Rx 都很小，所以与P1~P4、C1~C4相连的8个接点