1、南昌學院化學實驗報告課程名稱：學院化學實驗實驗名稱：低申（阻檢測大學：一專業班級：_中學生姓名：學號：_實驗地點:_座位號:實驗時間：、實驗目的和要求：1.把握用單臂電橋測低值阻值的原理。2學會用單臂電橋測低值內阻的方式。3.了解測低值內阻時接線內阻和接觸內阻的影響及其防止的方式。、實驗儀器：四端內阻，待測內阻棒(銅、鋁、鐵)，直流電源，電壓表，電流表，內阻箱等。三、實驗原理和技巧：用雙臂電橋檢測內阻時，其所測內阻值通常可以達到四位有效數字，最高電阻可測到106Q，最低電阻為1Q。當被測內阻的電阻高于1Q時(稱為低值內阻)雙臂電橋檢測到的內阻的有效數字將減少電阻的測量實驗報告單，另外其檢測偏差也明顯減小上去
2、，究其緣由是由于被測電阻接入檢測線路中，聯接用的導線本身具有內阻(稱為接線內阻)，被測內阻與導線的接頭處亦有附加電阻(稱為接觸內阻)。接線內阻和接觸內阻的電阻約為10-210-5Q。接觸內阻其實可以用清潔接觸點等舉措使之減少，但終究不可能完全消除。當被測內阻僅為10-310-6Q時，其接線內阻及接觸內阻值都已超過或大大超過被測內阻的電阻，這樣都會導致很大偏差，甚至完全沒法得岀檢測結果。所以，用雙臂電橋來檢測低值內阻是不可能精確的，必須在檢測線路上采取舉措，防止接線內阻和接觸內阻對低值內阻檢測的影響。精確測定低值內阻的關鍵，在于去除接線內阻和接觸內阻的影響。下邊我們考察接線
3、電阻和接觸內阻是如何對低值內阻檢測結果形成影響的。諸如用安培表和毫伏表按歐姆定理R=V/I檢測內阻R,設R在1Q以下，按通常接線方式用如圖1(a)所示的電路。由圖1(a)可見，假如把接線內阻和接觸內阻考慮在內，并構想把它們用普通導體內阻的符號表示，其等效電路如圖1(b)所示。其中1、2分別是聯接安培表及變阻器用的兩根導線與被測內阻兩端接頭處的接觸內阻及導線本身的接線內阻，3、4是毫伏表和安培表、滑線變阻器接頭處的接觸內阻和接線內阻。通過安培表的電壓I在接頭處分為11、12兩支，I1流經安培表和R間的接觸內阻再流入R，I2流經安培表和毫伏表接頭處的接觸內阻再流入毫伏表。為此，1、2應算
4、作與R串聯丁3、4應算作與毫伏表串聯。因為1、2的內阻與R具有相同的數目級，甚至有的比R大幾個數目級，故毫伏表指示的電位差不代表R兩端的電位差。也就是說，假如借助毫伏表和安培表此時所指示的值來估算阻值的話，不會給岀確切的結果。為了解決上述問題，試把聯接形式改為如圖2(a)所示的樣式。同樣用電壓流經路線的剖析方式可知，即使接觸內阻門、r2、r3和r4一直存在，但因為其所處位置不同，構成的等效電路改變為圖2（b）。因為毫伏表的電阻小于r3、r4、R,故毫伏表和安培表的示數能確切地反映內阻R上的電位差和通過的電壓。借助歐姆定理可以算岀R的正確值。由此可見，檢測內阻時，將通電壓的接頭（電壓接頭
5、）a、d和檢測電位差的接頭（電流接頭）b、c分開，而且把電流接頭置于上面，可以防止接觸內阻和接線內阻對檢測低值內阻的影響。這推論用到惠斯通電橋的情況假如仍用雙臂電橋測低值內阻Rx，則比較臂Rb也應是低值內阻，這樣就能在大道電壓減小時，因而使Rx的電位差可以跟Ri上的電位差相等。設Ri和R2都是10Q以上的內阻，則與之有關的接觸內阻和接線內阻的影響可以忽視不計。清除影響的只是跟Rx、Rb有關的接觸內阻和接線內阻。我們可以這樣構想，如圖3所示。應用前面的推論在Rx的A點處分別接電壓接頭Ai和電流接頭A2；在Rb的D點處分別接電壓接頭Di和電流接頭D2。貝UA點對Rx和D點對Rb的影響
6、都已清除。關于C點緊鄰的接線內阻和接觸內阻同Ri、R2、Rg相比可以略去不計。但Bi、B3的接觸內阻和其間的接線內阻對Rx、Rb的影響還未能清除。為了清除那些內阻的影響，我們把檢流計同低值內阻的接頭也接成電流接頭B2、B4。為了使B2、B4的接觸內阻等不受影響，也象Ri、R2大道一樣，分別接上內阻R3、R4例如ioQ,則這兩大道的接觸內阻等同R3、R4相比較可略去。這樣就在單電橋基礎上降低兩個內阻R3、R4,因而構成一個單臂電橋。并且Bi、B3的接觸內阻和Bi、B3間的接線內阻無處歸并，仍有可能影響檢測結果。下邊我們來證明電阻的測量實驗報告單，在一定條件下，r的存在并不影響檢測結果。Ri、R2、在
7、使用電橋時，調節阻值是通過Ri、R2的電壓均為I1，而通過按照歐姆定理可得到以下三多項式R3、R4和Rb的值，使檢流計中沒有電壓通過(lg=o),則F、C兩點電位相等。于R3、R4的電壓均為12，通過Rx、Rb的電壓為13,而通過r的電壓為13-12。I3Rx+I2R3=11Ril2R4+l3Rb=l1R2I2(R3+R4)=(I3-I2)r把里面三式聯解，并消掉|1、I2I3可得甘=評+肝5+N莎-詞式(1)就是兩臂電橋的平衡條件，可見影響，可以設法使第二項為零。一般把右臂電橋做而一直保持成比列。即(1)r對檢測結果是有影響的。為了使
8、被測內阻Rx的值以便估算及清除成一種特殊的結構，致使在調整平衡時Ri、R2、R3和r對檢測結果的R4同時改變，劇在此情況下，不管r多大，第二項總為零。于是平衡條件簡化為Ri=袞=(3)(4)r根本不岀現今平衡條件中，因而r正由于這樣它可以拿來檢測低值內阻。從里面的推論看岀，兩臂電橋的平衡條件和雙臂電橋的平衡條件方式上一致，而內阻的大小并不影響檢測結果，這是兩臂電橋的特性。四、實驗內容和步驟：1.根據上圖的原理聯接好實驗裝置圖。其中用四端內阻來測電阻。2.分別將劃片至于不同厚度的阻值棒之上，測6組實驗數據。記錄下寬度、電壓表和電壓表的示數。3.換不同的內阻棒（銅、鋁、鐵）分別測出6
9、組數據4.對所測的數據進行剖析。5.估算出阻值率6.進行偏差剖析H、實驗數據與處理：銅帶實驗數據表格銅帶F7fmmraJtnV帀P嚴1700.19580.0712.56儀10-63.575X10-46.415X810-21400.19570.1612.56伙10-68.176*10-47.33*810-32100.19560.2412.56乂10-61.227X10-37.339X810-42800.19550.3212.56x10-61.637*10-37.342*810-53500.19560.4112.56x10-62.096X10-37.52?
10、*810-64200.19560.5012.56儀10-62.556X10-37.64!x810-求得銅帶實驗所得平均內阻率為I1I囪臨=7.266xWllnl實驗不確定度為%=0.436:所以實驗銅材的阻值率為P嗣=(7.2660,436)x10Bflm鋁棒實驗數據表格鋁棒1700.19410.0312.56X10-61.546*10-2.773工10-.19440.0712.56X10-63.601岡10-3.230就10-.19410.1112.56X10-65.667刈10-3.390工10-
11、.19450.1512.56X10-67.712刻10-3.459X10-.19450.1912.56X10-69.769刈10-3.506X10-.19450.2312.56X10-61.186刈10-3.536X10-38求得鋁棒實驗所得平均內阻率為=3.316-實驗不確定度為n2(iZ%i1=0.090811n1所以實驗鋁棒的阻值率為P禍=(33160,0908)X108!lm木棒實驗數據表格木棒”J7zu.fmV珥f1RS/P=1700.18990.1612.56x10-60.843x1031.512只10
12、-.18990.3412.56x10-61.790x1031.606x10-.18990.5212.56X10-62.738女1031.638K10-.18990.712.56X10-63.686x1031.654英10-.18990.8812.56X10-64.634艮1031.663k10-.18991.0612.56X10-65.582*1031.669只10-7求得木棒實驗所得平均內阻率為p=1.624xw站實驗不確定度為n2(i)i1=0.0592n1所以實驗木棒的電
13、阻率為珂：=(1.624士00592)X107Um六、誤差剖析：本實驗的偏差有如下幾點：（1）實驗中，四端內阻螺母無法旋緊造成偏差等。（2）讀數、記錄金屬棒的不同寬度的偏差等。（3）試驗記錄中，因為電流不穩，引致數據仍然在變化。（4）金屬棒的橫截面半徑并不是檢測出的數據。造成可能偏大或偏小（5）實驗儀器的精準度不高，有的同樣方法測得的數據不一樣。（6）木棒部份銹蝕，致使電路內阻造成過大或則斷路。七、思考題：1.使用四段內阻解決了哪些問題？可以精確檢測低內阻，清除接線內阻和接觸內阻對檢測低值內阻的影響2.為何右臂電橋才能大大降低接線內阻和接觸內阻對檢測的影響？右臂電橋平衡時，經過推到可以曉得在因為四段內阻未全能清除的接線內阻和接觸內阻的影響可以忽視。八、原始數據：