直流双臂电桥(凯尔文电桥)

60实验11直流双臂电桥（凯尔文电桥）一．目的要求1.了解低电阻的结构特点。2.掌握双臂电桥测量低阻的原理和方法。二．引言我们知道，一般惠斯登电桥只宜测几欧姆至兆欧姆范围内的电阻，阻值再小的电阻，由于有接触电阻和接线电阻的存在，会给测量带来很大的误差，尤其是当这些附加电阻和待测电阻可以比拟时，测量误差就更大了。为了消除这些附加电阻的影响，人们常把低阻做成四端结构，并采用直流双臂电桥进行测量。双臂电桥的测量方法和单臂电桥同属比较测量法。本实验将对双臂电桥进行深入的研究。三．原理测量电路如图所示，其中R0为标准低阻，RX为待测低阻。四个比例臂电阻1R、2R、3R、4R（具有双比例臂，这便是“双臂电桥”名称的由来）一般都有意做成几十欧姆以上的阻值，因此它们所在桥臂中接线电阻和接触电阻的影响便可忽略。两个低阻相邻电压接头间的电阻设为r，常称做“跨桥电阻”。当检流计G指零时，电桥达到平衡，于是由基尔霍夫定律可写出下面三个回路方程：220011RRRIII42031IRRIRIX（1）)(R)(42220RIrII式中1I、0I、1I分别为电桥平衡时通过电阻R1、R0、1R的电流。将（1）式整理有：)RR(RR4123031RRRRX)R(r42Rr（2）如果电桥的平衡是在保证0RR4123RR，即2413RRRR的条件下调得的，那么（2）式则简化为：013RRRRX（3）GR1R2R3R4RRxKEII2I1R0rI061四．仪器用具1R、2R（1000Ω，0.1级），六旋钮电阻箱两只（0.1级），标准低阻R0（0.001Ω，准确到0.05%），待测黄铜棍和不锈钢板尺各一只，限流电阻，直流稳压电源，光点检流计，压触开关，游标卡尺、螺旋测微器，QJ—32型直流单双臂电桥及数字繁用表。五．实验内容1.自组双桥测量黄铜棍、不锈钢板尺在标记长度和室温下的电阻值及电阻率。2.用QJ—32型双臂电桥测量黄铜棍和不锈钢板尺在标记长度下的电阻值。六．注意事项1.所用光点检流计要轻拿轻放，用后要拨至短路档。电路切勿接错，以免烧毁检流计。2.限流电阻一定要接好，电源电压开始时应调得最低，以保证检流计和电源的安全。电桥接近平衡时才将电源电压升至5V。3.接通电源时间应尽量短，以免电阻发热影响测量结果。4.要注意清除被测样品上的锈污。七．考查题1.辩认实验中所用标准电阻的电压接头和电流接头。待测低阻的电压接头和电流接头在实验中又是如何确定和联接的？2.简述双桥测低阻的平衡条件和平衡调节步骤。八．思考题1.若不选2413RRRR，能否使双臂电桥平衡？能否测出RX？2.利用本实验的仪器设备，设想组装一单臂电桥测量低阻。试画出电路图，推出测量公式，并说明跨桥电阻r和待测低阻RX或标准低阻R0间满足什么关系时测量的精度同自组单桥测量电阻的精度基本相同？