双臂电桥实验简介
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。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。 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。
双向呼叫因此，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。
根据这个结论，就发展成双臂电桥，线路图和等效电路图和图所示。标准电阻Rn 电流头接触电阻为R in1、R in2，待测电阻Rx 的电流头接触电阻为R ix1、R ix2，都连接到双臂电桥测量回路的电路回路内。标准电阻电压头接触电阻为R n1、R n2，待测电阻Rx 电压头接触电阻为R x1、R x2，连接到双臂电桥电压测量回路中，因为它们与较大电阻R1、R 2、R3、R 相串连，故其影响可忽略。
混合交换
管式热交换器由图和图，当电桥平衡时，通过检流计G的电流I G = 0, C和D 两点电位相等，根据基尔
霍夫定律，可得方程组( 1)
解方程组得
R x 和标准电阻 R n 的接触电阻 R in1、R ix2 均包括在低电阻导线 R i 内，则有
(3)
实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到 R 2/R 1 R 3 / R 。为了减小(2) 式中第二项的影 响，使用尽量粗的导线以减小电阻 R i 的阻值 (R i <0.001 )，使(2)式第二项尽量小，与第一项比较可 以忽略，以满足 (3)式。
学习重点
柚子去皮机熟悉双臂电桥的原理、特点和接线方法。 掌握测量低电阻的特殊性和采用四端接法的必要性。 了解金属电阻率测量方法的要点。
车库翻板门实验仪器
I 1R
I 3R X I 1R
I 3R n I 2R 3 I R (1)
I 3
I 2 R 1 I 2 R 3 R 2 R X
R R 1 R 1 RR 1 R 2 R 3 R 3 R 2 R 1 R 1 R (2)
通过联动转换开关，同时调节 R
1、R
2、R
3、 R ，使得R R 21 R 3 R 成立，则( 2 )式中第二项为零，待测电阻
R X
R 1
本实验所使用仪器有 QJ 型双臂电桥（ 级）、JWY 型直流稳压电源 （5A15V ）、电流表 （5A ）、R P 电阻、双刀双掷换向开关、 0.001 标准电阻（0.01 级）、超低电阻（小于 0.001 连接线、 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、导线等。
双臂电桥面板
实验内容
用双臂电桥测量金属材料（铜棒、铝棒）的电阻虑 ，先用（ 3）式测量 Rx，再求 。 1．将铜棒安装在测试架上， 按实验电路图接线。 选择长度为 cm ，调节 R 1，R 2为 1000 调节 R 使得检流计指示为 0，读出此时 R
的电阻值。利用双刀开关换向，正反方向各
棒材金属测试架
测量3 组数据。
2．选取长度40cm，重复步骤1。
3．在6个不同的未知测量铜棒直径并求D 的平均值。
4．计算2 种长度的 R x和，再求
5．取40cm 长度，计算测量值的标准偏差
6．将铜棒换成铝棒，重复步骤1 至5
实验电路图
注意事项
按线路图电流回路接线，标准电阻和未知电阻连接到双臂电桥时注意电压头接线顺序先将铝棒（后测铜棒）安装在测试架刀口下面，端头顶到位螺丝拧紧。
检流计在X1 和X0.1 档进行调零、测量，不工作时拨到短路档进行保护。
思考题
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