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实验33 双臂电桥测量低电阻 【一、预习要点】 1、什么是双臂电桥？ 2 、双臂电桥测量电阻的阻值范围？ 3、双臂电桥四段接线法的作用？ 【二、引言】 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 ，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），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。 【三、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。 【四、分析】 1、测量方法分析 （1）四端引线法 测量中等阻值的电阻，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，但在测量低电阻时都 发生了困难。这是因为引线本身的电阻和引线端点接触电阻的存在。图3-33-1a 为伏安法测电阻的线路图，待测电 阻R 两侧的接触电阻和导线电阻以等效电阻r 、r 、r 、 r 表示，通常电压表内阻较大，r 和r 对测量的影响 X 1 2 3 4 1 4 不大，而r 和r 与R 串联在一起，被测电阻 （r +R +r ），若r 和r 数值与R 为同一数量级，或超过R ，显然不 2 3 X 2 X 3 2 3 X X 能用此电路来测量RX 。 若在测量电路的设计上改为如图3-33-1 b 所示的电路，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 ，C-C 在P-P 的外侧。显然电压表测量的是P-P 之间一段低电阻两端的电压，消除了r2 和r3 对RX 测量的影响。这种测量低电阻或低电阻两端电压的方法叫做四端引线法，广泛应用于各种测量领域中。例如为了研 究高温超导体在发生正常超导转变时的零电阻现象和迈斯纳效应，必须测定临界温度Tc，正是用通常的四端引线法， 通过测量超导样品电阻R 随温度T 的变化而确定的。低值标准电阻正是为了减小接触电阻和接线电阻而设有四个端 钮。 （2 ）双臂电桥测量低电阻 用惠斯顿电桥测量电阻，测出的 R 值中，实际上含有接线电阻和接触电阻 （统称为 R ）的成分 （一般为 X j -3 -4 10 ~10 Ω 数量级），通常可以不考虑R 的影响，而当被测电阻达到较小值 （如几十欧姆以下）时，R 所占的比重 j j 就明显了。 因此，需要从测量电路的设计上来考虑。双臂电桥正是把四端引线法和电桥的平衡比较法结合起来精密测量低 电阻的一种电桥。