實(shí)驗(yàn)十二 用雙臂電橋測(cè)量低電阻【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解雙臂電橋的構(gòu)造和原理，學(xué)會(huì)用它測(cè)量低電阻。2、測(cè)定銅、鋁線及 鐵線 的電阻率。?！緝x器和用具】 QJ19 型直流單雙臂電橋，待測(cè)電阻棒（銅、鋁 或鐵 ），螺旋測(cè)微器 ，四端低電阻測(cè)試夾具，直流穩(wěn)壓電源，安培表，靈敏檢流計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)電阻（ 0.01 級(jí)）雙臂電橋測(cè)電阻原理，滑線變阻器，雙刀換向開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線 等?！緦?shí)驗(yàn)原理】電阻按其阻值的大小來(lái)分， 大致可以分為三類： 在1 以下的為低電阻， 在1 ~106 之間的為中電阻，610 以上的為高電阻。不同阻值的電阻，測(cè)量方法不相同?；菟沟请姌蜻m用于測(cè)量中電阻。雙臂電橋（又稱開(kāi)爾文電橋）是根據(jù)惠斯登電橋原理改進(jìn)而成， 它能夠較4 ~ 102好地消除或減小連接導(dǎo)線的電阻和接觸電阻（稱為附加電阻，約10 ）帶來(lái)的影 5響，適合于測(cè)量阻值在 10 ~ 1范圍內(nèi)的低電阻。如測(cè)量金屬材料的電阻率、電機(jī)、變壓器繞組的電阻、 低阻值線圈電阻等。 因?yàn)橐话愕卣f(shuō)， 附加電阻即導(dǎo)線本身的電阻和接點(diǎn)處接 觸電阻約為 0.001 左右，用惠斯通電橋測(cè)中電阻時(shí)，可忽略其影響，但用它測(cè)低電阻時(shí)，就不能忽略了，例如所測(cè)低電阻為 0.01 ，則附加電阻的影響可達(dá) 10%。

若所測(cè)低電阻在0.001 以下，就無(wú)法得出測(cè)量結(jié)果了。精確測(cè)定低值電阻的關(guān)鍵，在于消除接線電阻和接觸電阻的影響。下面我們考察接線電阻和接觸電阻是怎樣對(duì)低值電阻測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的。 例如用 電流 表和 電壓 表按歐姆定律UR 測(cè)量電阻 R，設(shè) R 在1 以下，按一般接線方法用如圖 12-1（a）所示的電路。由圖I＋ －mV＋ －mVI2 r3r4IRI1r1 r2RR0E－ ＋ － ＋A AER0K K（a） （b） 圖 12-1 電阻一般接法及其等效電路12-1（a）可見(jiàn)，如果把接線電阻和接觸電阻考慮在內(nèi)，并設(shè)想把它們用普通導(dǎo)體電阻的符號(hào)表示，其等效電路如圖 12-1（b）所示。其中r 、r2 分別是連接安培表及變阻器用的兩根1導(dǎo)線與被測(cè)電阻兩端接頭處的接觸電阻及導(dǎo)線本身的接線電阻，r 、r4 是電壓 表和 電流 表、3滑線變阻器接頭處的接觸電阻和接線電阻。 通過(guò) 電流 表的電流 I 在接頭處分為I 、I2 兩支，1I 流經(jīng)安培表和 R間的接觸電阻再流入 R ，I2 流經(jīng) 電流表和 電壓 表接頭處的接觸電阻再流1入電壓 表。因此， r1 、r2 應(yīng)算作與 R 串聯(lián)； r3 、r4 應(yīng)算作與 電壓 表串聯(lián)。

由于 r1、 r2 的電阻與 R具有相同的數(shù)量級(jí)， 甚至有的比 R 大幾個(gè)數(shù)量級(jí)， 故電壓 表指示的電位差不代表 R 兩端的電位差。 也就是說(shuō)， 如果利用 電壓 表和 電流 表此時(shí)所指示的值來(lái)計(jì)算電阻的話， 不會(huì)得到準(zhǔn)確的結(jié)果。為了解決上述問(wèn)題，試把連接方式改為如圖 12-2（a）所示的電路。同樣用電流流經(jīng)路線的分析方法可知，雖然接觸電阻 r1 、 r2 、 r3 、 r4 仍然存在，但由于其所處位置不同，構(gòu)成的等效電路改變?yōu)閳D 12-2（b）。由于 電壓 表的內(nèi)阻大于 r3、 r4 、 R ，故 電壓 表和電流 表＋ －mV＋ －mVr3 r4Ra b c dr1 r2RR0－ E＋ －＋A AK K（a） （b）ER0圖 12-2 電阻四端接法及其等效電路的示數(shù)能準(zhǔn)確地反映電阻 R 上的電位差和通過(guò)的電流。 利用歐姆定律可以算出 R 的正確值。由此可見(jiàn)，測(cè)量電阻時(shí)，將通電流的接頭（電流接頭） a、d 和測(cè)量電位差的接頭（電壓接頭） b、c 分開(kāi)，并且把電壓接頭放在里面，可以避免接觸電阻和接線電阻對(duì)測(cè)量低值電阻的影響。在圖 12-3 中，當(dāng)惠斯登電橋平衡時(shí)，有R1RX RNR2（12-1 ）但是電路中共有 12 根導(dǎo)線和 A ，B ，C ，D 共 4 個(gè)接點(diǎn)，雖然由 A ，C 點(diǎn)到電源和由B ，D 點(diǎn)到檢流計(jì)的導(dǎo)線電阻可并入電源和檢圖 12-3 惠斯登電橋原理圖流計(jì)的“內(nèi)阻”里，對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，可是另 8 根導(dǎo)線和 4 個(gè)接點(diǎn)的電阻將會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。