开尔文电桥测电阻率计算

大学物理设计性实验

指导教师:

实验项目:双臂电桥测金属丝电阻率

专业班级: 姓名: 学号:

成绩 :

电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量。测量导体的电阻率一般为间接测量，即通过测量一段导体的电阻，长度及其横截面积，在进行计算。而电阻的测量方法很多，电桥是其常用方法之一。

双臂电桥简称双电桥，又名开尔文电桥，它是惠斯登电桥的改进和发展，它可以消除（或减小）附加电阻对测量的影响，因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。 【实验目的】

1.了解双臂点敲侧低电阻的原理和方法。 2.测定导体的电阻率。

3.了解单、双臂电桥的关系和区别。 【实验仪器】

QJ??型单双臂电桥、滑动变阻器、指针式检流计、千分尺、电流表、双刀双掷换向开关、电阻测试架、导线等。 【实验原理】

测量电阻常用多用电表，但其测量误差较大。如果要对电阻进行精密测量，可用各种电桥。通常单臂惠斯登电桥的测

物理作业纸

班级：_________ 姓名：__________ 日期：________

————————————————————————————————————————————— 课题：测电阻丝的电阻率

1．(2017·玉环中学模拟)北京市技术质量监督局曾对市场中电线电缆产品质量进行抽查，检验负责人说：“十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但把横截面积缩小了，买2.5平方毫米的线，拿到手的线可能是1.5平方毫米或1.5平方毫米多一点，载流量不够；还有一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料制作电线外皮，电阻率达不到要求??”．

(1)现从一捆横截面积为1平方毫米的不合格的电线中截取一段，采用绕线法测量其横截面积，读数如图1甲所示，可得该导线的半径约为________mm(保留3位有效数字)；经你判断该导线的横截面积________(填“合格”或“不合格”)．

(2)欲测量该捆电线的电阻率是否合格，经查阅，纯铜的电阻率为1.8×108 Ω·m.取长度为100 m(真

－

实长度)的该电线，并用伏安法测量其电阻，所用器材有： A．电源(电动势约为5

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

实 验 题 目： 自组电桥测电阻 班 级： 学 号： 姓 名： 实 验 台 号： 实 验 时 间：06年 月 日 时 分— 时 分

预习操作 实验报告 教师签章

成 绩 物理实验教学中心

实 验 报 告

（设计性实验）

一、实验题目：自组电桥测电阻

二、设计要求：1、利用“惠斯登电桥”测量待测电阻的阻值； 2、不使用检流计用电桥法测量表头内阻。

三、实验所用的仪器：直流稳压电源、检流计、电阻箱、待测电阻、滑线变阻器、插件方板、导线、开关等。

四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：

当电桥平衡时，检流计指针指0，R1Rx? R2Rs 惠斯登电桥原理电路

G 交换法电路如右图所示，用交换Rx和Rs的测量法可消除因R1,R2引入的误差。为了消除上述原因造成的误差，可在保持R1/R2比值不变的条件下，将Rs和R

GB/T 17949.1-2000 接地系统的土壤电阻率、接低阻抗和地面点位测量导则 第1部分:常规测量_1

中华人民共和国国家标准

接地系统的土壤电阻率、接低阻抗和 地面点位测量导则

第

1部分:常规测量

Guide for measuring earth resistivity,

Ground impedance and earth surface potentials Of a ground system—Part 1:Normal measurements 1 目的

1.1 制定本标准的目的在于介绍接地电阻、接地阻抗、土壤电阻率、地电流形成的地面电位梯度等的测

量技术现状，和用比例模型试验预测接地电阻和地面电位梯度的方法。本标准还介绍影响仪器选择和各种测量技术的因素。这些因素是：测量的目的、所要求的标准度、现有的仪器类型、误差产生的原因、所测的地或接地系统的特性等。

1.2 本标准可帮助技术人员取得准确、可靠的数据，并正确分析这些数据。本导则所提供的测试步骤，有利于人身和财产安全，并可防止对相邻运行设备的干扰。

2 范围

2.1本标准的测试方法包括：

（1）测量从小型接地棒、接地板到电站大型接地系统等各种接地极的电阻和接地抗阻

GB/T 17949.1-2000 接地系统的土壤电阻率、接低阻抗和地面点位测量导则 第1部分:常规测量_1

中华人民共和国国家标准

接地系统的土壤电阻率、接低阻抗和 地面点位测量导则

第

1部分:常规测量

Guide for measuring earth resistivity,

Ground impedance and earth surface potentials Of a ground system—Part 1:Normal measurements 1 目的

1.1 制定本标准的目的在于介绍接地电阻、接地阻抗、土壤电阻率、地电流形成的地面电位梯度等的测

量技术现状，和用比例模型试验预测接地电阻和地面电位梯度的方法。本标准还介绍影响仪器选择和各种测量技术的因素。这些因素是：测量的目的、所要求的标准度、现有的仪器类型、误差产生的原因、所测的地或接地系统的特性等。

1.2 本标准可帮助技术人员取得准确、可靠的数据，并正确分析这些数据。本导则所提供的测试步骤，有利于人身和财产安全，并可防止对相邻运行设备的干扰。

2 范围

2.1本标准的测试方法包括：

（1）测量从小型接地棒、接地板到电站大型接地系统等各种接地极的电阻和接地抗阻

电桥法测电阻的原理

电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测试灵敏，测量准确，使用方便，所以得到广泛应用。电桥有直流和交流之分，直流电桥主要用于测量电阻。直流单电桥常称惠斯登电桥，用于1～106?范围中值电阻测量；直流双电桥常称开尔文电桥，用于10-3～1?范围低值电阻测量。交流电桥除测电阻外，还可以测量电容、电感等电学量。通过传感器，还可以测定量一些非电学量，如温度、压力等，在非电量电测方法中有广泛应用。 电桥测量原理：

直流单电桥测量电阻的原理如图所示。图中由精密电阻箱表示的标准电阻Ra、Rb、R及待测电阻Rx构成四边形，每一边称电桥的一个臂。对角点A、C与B、D分别接电源E支路和检流计G支路，接有检流计的对角线BD称之为“桥”。当接通电源开关S和检流计开关G时，检流计有电流通过，但当调节四个桥臂到适当值时，检流计无电流通过，此时称“电桥平衡”。于是B、D两点电势相等，即流过Ra和R的电流相同，流过Rb和Rx的电流相同。从而有以下关系式：

I1Ra?I2Rb直流单电桥原理图

I1Rx?I2

两式相除得，

RaRx?RbR 即 Rx?RaRbR

“热电阻温度传感器特性实验”中用电桥法

金属薄膜电阻率实验数据

一、实验测量及数据处理：

数据记录表格

金属薄膜电阻率测量数据记录表(溅射时间4min) 膜厚d=532.8*10^-10m 电流I/mA 正向电压V+/mA 负向电压V-/mV 平均电压V/mV 0.3514 0.427 -0.425 0.426 0.4467 0.542 -0.54 0.541 0.5625 0.682 -0.681 0.6815 0.6885 0.835 -0.833 0.834 0.7995 0.992 -0.989 0.9905 0.9569 1.187 -1.184 1.1855 1.459 1.806 -1.808 1.807 2.951 3.652 -3.654 3.653 3.643 4.51 -4.511 4.5105 金属薄膜电阻率测量数据记录表(溅射时间8min) 膜厚d=1065.6*10^-10m 电流I/mA 0.7294 1.6518 2.965 4.64 7.938 10.128 11.401 13.888 16.703 正向电压V+/mA 0.184 0.418 0.752 1.177 2.014 2.57 2.893 3.524 4.238 负向电压V-/m

用单臂电桥测电阻指导教师:姜广军付 静

一、实验目的1. 掌握惠斯通电桥的结构及测电阻的原理；

2. 掌握用敞式电桥测电阻的方法；3. 掌握箱式电桥测电阻的方法； 4.了解惠斯通电桥的应用。

二、重点和难点 重点： 1.惠斯通电桥的结构和测电阻的原理； 2.利用惠斯通电桥测量中值电阻的方法。 难点 电桥平衡的调节过程。

三、实验原理1. 电桥简介 直流电桥 分类： 交流电桥 单臂电桥(惠斯通电桥) 双臂电桥(开尔文电桥)

惠斯通电桥 电路图：

三、实验原理 用途：① 测电阻； ② 测量电容、电感等电学量； ③ 通过传感器，测量或监测非电学量信号。 如应用“电阻应变片传感器”监测压力的 大小。

三、实验原理2. 利用单臂电桥测电阻的原理 当 I g 0 时，有:

I1R1 I 2 R2 , I x Rx I 0 R0 I1 I x , I 2 I 0R1 R0 K r R0 得: Rx R2

四、实验仪器 实验用电路图

直流稳压电源 电阻箱(ZX21型，0.1级3只) 检流计G(AZ19型或其它型) 待测电阻(2只) 滑线变阻器 开关(2个) 连接导线若干 箱式电桥(QJ23型，0.1级)

四、

“用惠斯通电桥测电阻”教案

【实验目的】

1．掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法； 2．了解箱式电桥测电阻的方法； 3．了解惠斯通电桥的应用。

【实验原理】

1. 电桥简介

如图1，由R1、R2、R0、Rx四个电阻连成一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称做电桥的一个臂，BD称为“桥”。

根据所使用的电源，电桥可分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值

6电阻（1～10?）的精确测量，开尔文电桥可以用于低值电

阻（10～1?）的精确测量。交流电桥除了测量电阻外，还可测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。

由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等图1 特点，所以电桥法是电磁学实验中最重要的测量方法之一，在测量技术中有着广泛的应用。

2. 利用直流单臂电桥测电阻的原理

用三个可调的标准电阻箱R1、R2、R0和待测电阻Rx组成电桥，桥间连接一个检流计G，如图1。接通电源和检流计开关Kb、Kg时，流过R1、R2、R0、Rx、G的电流分别是I1、I2、I0、Ix、Ig。适当调解R1、R2、R0的电阻值，使通过检流计的电流

双臂电桥测低电阻

电阻按照阻值大小可分为高电阻 (100KΩ 以上 ) 、中电阻 (1? ～ 100KΩ) 和低电阻 (1Ω? 以下 ) 三种。一般说导线本身的电阻和接点 处引起 的电路中附加电阻约为 0.001Ω 左右，这样 在测低电阻 时就不能把它忽略掉。 对惠斯通 电桥加以改进而成的双臂电桥 ( 又称开尔 文电桥 ) 消除了附加电阻的影响，适用于 10-5~102Ω 电阻的测量。本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。

本实验所使用仪器有双臂电桥（ QJ36 型）、直流 复射式检流计 （ C15/4 或 6 型）、 JWY 型直流稳压电源（ 5A ， 15V ）、电流表（ 5A ）、标准电阻（ 0.001Ω ）、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、千分尺、超低电阻（小于 0.001Ω ） ? 连接线、双刀双掷换向开关、导线等。 注意事项

1.电流表使用应放在水平位置，并尽可能远离强电流导线和强磁场，以免产生附加误差。

2.电流表使用前应先利用表盖上的零位调节把指针调到零位。

3.电流表应串联接入线路，同时在接入线路前必须对电路中的电流强度有所估计，以免过载而使仪表损坏。

4.根据电流回路