开尔文电桥测低电阻

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

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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

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

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Pb07204001 丁亮

实验课题： 双 臂 电 桥 测 低 电 阻

实验目的：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 实验原理：

1、 电阻按照阻值大小可分为高电阻(100K 以上)、中电阻(1 ～100K )和低电阻(1 以下)

三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1 ，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10-5~102 电阻的测量

2、 因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图方式，将低电

阻Rx以四端接法方式连接

由图 和图 ，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）

大物报告

I1R I3RX I2R3

I1R1 I3Rn I2R2

I3 I2 R1 I2 R3 R2

解方程组得

(1)

R2R3 RRR1

RX R1 R1R3 R2 R1 R1R

通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得

(2)

R2R3

R1R成立，则（2）式中第二项为

Rx和标准电阻Rn的

QJ-19双电桥设计性试验

大学物 理 实 验 报 告

实验题目：开尔文电桥测导体的电阻率

姓名： 杨晓峰 班级： 资源0942 学号：36 日期：2010-11-16

实验目的：

1．了解双臂电桥测量低电阻的原理和方法。 2．测量导体电阻率。

3．了解单、双臂电桥的关系和区别。

实验仪器

本实验所使用仪器有双臂电桥、直流稳压电源 、电流表、电阻、双刀双掷换向开关、标准电阻、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（ C15/4或6型）、千分尺（螺旋测微器）、米尺、导线等。

实验原理：

双臂电桥工作原路：工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调

电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在lOΩ以上。在结构上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或

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.专业.整理. 《基础物理》实验报告

学院：国际软件学院专业：数字媒体技术2011 年 6 月3日

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一、实验目的

1.了解测量低电阻的特殊性。

2.掌握双臂电桥的工作原理。

3.用双臂电桥测金属材料（铝.铜）的电阻率。

二、实验原理

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。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律R＝V／I测量电阻Rx，电路图如图1 所示，

考虑到电流表、毫伏表与测量电阻的接触电阻后，等效电路图如图2所示。

由于毫伏表内阻Rg远大于接触电阻R i3和R i4,因此他们对于毫伏表的测量影响可忽略不计，此时按照欧姆定律R＝V／I得到的电阻是（Rx+ R i1+ R i2）。当待测电阻Rx小于1时，就不能忽略接触电阻R i1和R i2对测量的影响了。

因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图3方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接，等效电路如图4 。此时毫伏表上测得电眼为Rx的电压降，由Rx = V/I即可准测计算出Rx。接于电流测量回路中成为电流头的两端(A、D)，与接于电压测量回路中称电压接头的两端(B、C)是各自分开的，许多低电阻的标准电阻都做成四端钮方式。

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学院：国际软件学院专业：数字媒体技术2011 年 6 月3日

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一、实验目的

1.了解测量低电阻的特殊性。

2.掌握双臂电桥的工作原理。

3.用双臂电桥测金属材料（铝.铜）的电阻率。

二、实验原理

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。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律R＝V／I测量电阻Rx，电路图如图1 所示，

考虑到电流表、毫伏表与测量电阻的接触电阻后，等效电路图如图2所示。

由于毫伏表内阻Rg远大于接触电阻R i3和R i4,因此他们对于毫伏表的测量影响可忽略不计，此时按照欧姆定律R＝V／I得到的电阻是（Rx+ R i1+ R i2）。当待测电阻Rx小于1时，就不能忽略接触电阻R i1和R i2对测量的影响了。

因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图3方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接，等效电路如图4 。此时毫伏表上测得电眼为Rx的电压降，由Rx = V/I即可准测计算出Rx。接于电流测量回路中成为电流头的两端(A、D)，与接于电压测量回路中称电压接头的两端(B、C)是各自分开的，许多低电阻的标准电阻都做成四端钮方式。

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双臂电桥测量低电阻

用惠斯顿电桥测量中等电阻时，忽略了导线电阻和接触电阻的影响，但在测量1Ω以下的低电阻时，各引线的电阻和端点的接触电阻相对被测电阻来说不可忽略，一般情况下，附加电阻约为10-5~10-2Ω。为避免附加电阻的影响，本实验引入了四端引线法，组成了双臂电桥（又称为开尔文电桥）。这是一种常用的测量低电阻的方法，已广泛的应用于科技测量中。

【实验目的】

1、了解四端引线法的意义及双臂电桥的结构； 2、学习使用双臂电桥测量低电阻； 3、学习测量导体的电阻率。

【实验仪器】

电流源、电流换向开关、检流计开关、检流计、待测电阻、可调低值标准电阻各一个，桥臂电阻四个，导线若干。

【实验原理】

1、四端引线法

电阻的阻值范围一般很大，可以分为三大类型进行测量。对于高值电阻（＞107Ω）的测量一般用兆欧表测量。测量中值电阻（10～106Ω），伏安法是比较容易的方法，惠斯顿电桥法是一种精密的测量方法。对于低值电阻（10Ω以下），若用惠斯登电桥或伏安法测量，由于连接导线的电阻和线柱的接触电阻的影响（数量级为10-2～10-5Ω），结果会产生很大误差，而接触电阻是产生误差的关键。实际上要减少接触电阻和导线电阻的数值是不容易的，要解决问题只能从线路本

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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

大学物理实验绪论

1

双臂电桥测量低电阻

大学物理实验绪论

2

实验目的 了解四端引线法的意义及双臂 电桥的结构； 学习使用双臂电桥测量低电阻； 学习测量导体的电阻率。

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实验原理 四端引线法V r1 r2 Rx r3 r4

E 伏 安法 测 电阻 ， 接触 电阻和导线电阻 r2和 r3 数值若与 RX 为同一数 量级，或超过 RX ,不 能用此电路来测量 RX 。

将待测低电阻RX两侧的 接点分为两个电流接点 C-C和两个电压接点P-P, 消除了r2、和r3对RX测 量的影响。这叫做四端 引线法

大学物理实验绪论

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双臂电桥又名开尔文电桥，是一种测量低 值

电阻(一般在10 -5 ~ 1 之间)的常用仪 器，测量准确度较高。在测量低电阻时，连接 线的电阻、接头的接触电阻(一般为10-3 104 的数量级)都将给测量结果带来不允许的误 差。因此就必须想办法消除或减小接线电阻和 接触电阻对测量结果的影响。双臂电桥就是为 了解决这些矛盾而设计出来的。

大学物理实验绪论

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双臂电桥测量低电阻Ig=0时R1 I1 1 R2 Ps1 Rs Ps2 Cs1 G I2 3 R' R I1 2

I1R1 I s Rs I 2 R2

I1R

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