[用双臂电桥侧低值电阻]

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：

双臂电桥测低电阻

班 级： 姓 名： 指导教师：

学号：

物理系 大学物理实验室

实验日期：200 年12 月 8 日

原始数据记录：

实验日期：2009-12-8

表2 金属棒阻值的测量

倍率M= 10

金属棒长度L= 2

表3 温度与电阻的测量

倍率M= 10 金属棒长度

2

直尺仪误差： 0.5mm 双臂电桥误差： 2%R + 0.0002

实验11 《用双臂电桥测低电阻》实验提要

实验课题及任务

R对于粗细均匀的圆金属导体，其电阻值与长度L成正比，与横截面积S成反比，

L

，S

式中，为电阻率。通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表示：RtR0(1tT2)，要求不高时，可近似认为：RtR0(1t)，其中为温度系数。要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以需要用双臂电桥来测量。

《用双臂电桥测低电阻》实验课题任务是：根据所学的知识，设计测量金属棒的电阻率和电阻温度系数。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用双臂电桥测低电阻

的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 根据实验情况自己确定所需的测量次数。

⑷ 计算电阻温度系数时，用逐差法或图解法处理数据，并写出金属导体电阻跟温度的关系式

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 根据实验情况自己确定所需的测量次数。

⑷ 计算电阻温度系数时，用逐差法或图解法处理数据，并写出金属导体电阻跟温度的关系式。

实验仪器

直流双臂电桥，金属棒制作成的四端电阻，直尺，游标卡尺，热水槽，热水等。

实验所用公式及物理量符号提示

⑴ 电阻率公式：R

L

其中为电阻率。若已知导体的直径d，则： S

R

⑵ 金属导体电阻跟温度的关系式：

d2

4L

RtR0(1tT2)

要求不高时，可近似认为：RtR0(1t)

有关测量提示

⑴ 用双臂电桥测量电阻时，开关B只能在测量时按下，测好后应及时松开再读数。 ⑵ 测量电阻温度系数时，温度读数应尽量做到同时进行。

⑶ 测量时应使热水的温度一边下降一边测量，自己确定测量的次数和测量温度间隔。

提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。

思考题

⑴ 可以采取哪些措施来减少测量的误差？ ⑵ 简述双臂电桥的使用步骤和应注意的事项。

用双臂电桥测低电阻

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量准确度可达0.5%（电阻值测量范围为10～10Ω）。但在测量低值电阻时（1Ω以下的电阻），由于导线电阻和连接点的接触电阻（数量级为10～10Ω）的存在，惠斯登电桥的测量误差将显著增大，甚至根本无法测量。因此单臂电桥不适宜测定低电阻。必须在测量线路上采取措施，避免接触电阻和导线电阻对低电阻测量的影响。

为了消除导线电阻和接触电阻的影响，我们采用四端钮接法，并在单电桥的基础上增加两个桥臂电阻R、R，这就构成了双电桥。

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）了解双臂电桥测低值电阻的原理，掌握测量方法。

（2）掌握QJ42型携带式直流双臂电桥使用方法和测量电阻率的方法。 （3）学会如何测量金属导体的温度系数

实验仪器：QJ42型箱式直流双臂电桥、金属棒制作成的四端电阻、导线、直尺仪、螺旋测微器、热水槽、温度计、垫木,热水等。 实验原理

开尔文电路原理：

由图知在桥式电路中有12跟导线和A,B,C,D四个接点，其中A,C点到电源和

B,D点到检流计的导线电阻可并入电源和检流计的电阻内，对测量结果无影响，但桥臂的8跟导线和四个结点会影响测量结果。

在电桥中由于比率臂R1,R2可用组织较高的电阻，因此与这两个电阻相连

的四根导线的电阻不会对测量结果带来多大误差，可以忽略不计。由于待测电阻R1是一个低值电阻，比较臂R0也是低值电阻，于是与RX.R0 相连的导线和结点电阻就会影响测量结果。

为了消除上述电阻的影响，我们采用上述电路，电路中为RX待测电阻，

R

N

为标准电阻,R1,R2,R3,R4组成电桥双臂电阻 。他与惠斯登电桥线相比

较，不同点在于：

（1） 桥的一端F接附加电路到C2R3FR4H上，R1,,R2,和R3,,R4并

列，故称双臂电桥。

（2） C1,C2间为待测的低值电阻。连接时要用四个接头，C1,C2称为

电流接点，在电桥外。P1,P2成为电压接头，在电桥内。我们要测

P,P

1

2

两点间的电阻RX 。 与 H,J

这种电路用电阻测量补偿法消除接触电阻的影响。我们要 测

P,P

1

2

处的接线电阻分别为r1,r2,r3,r4，它们附加入R1,R2,R3,R4桥臂

电阻中

R

14

（越10）,

r

14

(约

10

2

~10)，rR约为

3

10

3

~10，其影响可以忽略不计，至于G处外接线接触电阻在电桥

4

的外路上，显然与电桥等到平衡无关。

R与

R 内流过的电流II，R与R内流过的电流II,R与R内流过的电流II，分析电压，电流关系可得：

当电桥上G中处于无电流的平衡状态，则电桥双臂电阻

1

2

3

4

3

4

X

1

2N

XN

UU

P1P2F

UP1DIXRXI3(R3r3)I1(R1r1)

JHF

UJDIXRNI3(R4r4)I1(R2r2)

由于R14》r14，近似可得：

IXRXI3R3I1R1 （1）

IRIRIR

X

N

3

4

1

2 （2）

移两式相除得

RX

R

IRIR

1

1

3

3

1

2

3

4

N

RR(I)

R

13

4

2

1

2

33

()R1I1

N

（3）

在实际使用中为了测量方便，使R3化为：

RX

对于实验粗细均匀的圆柱金属导体，其电阻值与长度L 成正比，与横截面积 S成反比，，式中 为电阻率。若已知导体的直径d，则

R

测量金属导体的温度系数

RRR

1

4

2

或

RRRR

2

3

4

式（3）就简

R

R

12

N

(4)

d2 （5）

4L

R是在所选测量温度时读出的电阻，R

t

是常温时的电阻。

通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表示:

t

R

t

=

R

（1+

t+ T+）, 要求不高时，可近似认为：

2

RR(1t) , 其中为温度系数。

所以 

Rt

t0

（6）

在实验中我们可用常温240C时的R0，从式R1R0(1t1)和R2R0(1t2)中消去R0，得到电阻温度系数， 

tR

2

2

1

tR



11

（7）

2

用热水浸泡金属棒，降温使温度为t1、t2、t３t60C，相应的测量出直至温度降为400C~300C，一共测量六组数据，然后用公式（7）R1、R2、R3R6，



tRtR

2

1

2

1

1

来求出温度系数。

2

要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以要用双臂电桥来测量。

用水做控制电阻温度的溶剂，加开水，然后等水温逐渐下降，虽然水会影响金属电阻的测定，但是影响不大，可以忽略不计。

内容及步骤： （1）测金属电阻率

（1）用千分尺测圆柱形导体的直径d，在不同地方测6次，取平均值。 （2）用直尺仪量出P1、P2间导体的长度L，并且记录在表格中

（3）在仪器背面装3-6节1号电池，或在外接电源接线柱“B外”上接入1V

直流电源，并将电源开关拨向相应的位置。

（4）将检流计指针调到“0”位 （5）将被测电阻

R

X

按图（5）连接，

AP和BP

1

2

为电位端引线，

AC和BC

1

2

为电流端引线。

（6）估计被测电阻的阻值，将倍率开关旋到适当位置，按下按钮“B”和“G”，

并调度数盘RN ，使检流计指针重新回到零位。则被测电阻的阻值为：

（7）断开“G”和“B”，改变RN ，重复测量六次，记录在表（a）中。

（2）测量金属导体的温度系数

（1）金属棒接入电路的长度不变，正面向下放入热水槽中。水槽中加入热水。 （2）用温度计测量水温。

（3）从80度开始度数测量，水温每下降10度测一次，共测6次。

注意事项：

1.所用仪器要合理操作, 倍率要选择恰当。

2.测量时通电时间不能过长，一般2~3秒

3.金属棒长度越短，相对误差越大，长度越长，误差越小。 4.直尺仪上固定金属棒的螺丝要拧紧。 5.用不良导体垫住使金属棒与热水槽分开

6电桥使用时应该注意,接通应先按“B”后按“G”,而断开则先放“G”后

放 “B”即跃按.

7测量电阻温度系数时，温度度数应同时进行。

8由于测量过程需一定的时间，应提前1 左右开始测量、读数。

R

X

MRN (MR1

R

2

，为倍率开关示值)。

数据处理

表1 金属棒导体直径d的测量

金属棒直径平均值：

d

1

2

3

4

5

6

6



3.9783.9723.9763.9753.9723.96960.004

6

=3.970mm

A类不确定度：

Sd =

=0.003286mm

B类不确定度： 螺旋测微器误差inst= 0.004mm

u

inst0.004mm 33

总不确定度Ud

U

d

=4.0

10

3

mm

表2 金属棒阻值的测量

倍率M= 10 金属棒长度L=

2

被测电阻平均值

N

=

N1

N2N3N4N5

5

=

2.852.832.812.822.84

=2.83 

5

R

X

= 

R

N

0.0283 

金属棒电阻率的平均值

x2

=

4L

0.0283

3.970107.0110

3

2

7

40.5

m

直流双臂电桥仪器误差：

inst0.0022

A类不确定度度

S

Rx



(RxRx)

i

i1

5



2

n1

=

=1.5810

B类不确定度

4



uRx

inst0.

0022



33

总不确定度

URx

3

1.2810 m

直尺的仪器误差：inst不确定度：

0.5mm

因为金属棒长度是单次测量inst和U

所

以ULinst0.5mm=5104m

XX22222222

U(URX)(Ud)(UL)(URx)(Ud)(U)L

XL4L2L4L2

X4L

2

3.970103

40.5

2

=2.4710

5

X3.9701032.83102

3.52104 2L20.5

X2L4L

2

2.831023.970103

40.52

2

=1.4010

6

所以电阻率不确定度：

XX22222222U(URX)(Ud)(UL)(URx)(Ud)(U)L

XL4L2L4L2



2

44010

5

8

=3.1610 m

则相对不确定度：

3.16108

Ur100％＝4.5%

7.01107所以测量的金属棒电阻率：

U

7.010.32107m

Ur4.5%

表3 温度与电阻的测量

倍率M= 10 金属棒长度

2

二、温度系数的计算：

ttRR

4

1

1

4

1

1

=

4

0.02910.03061

=0.0019 （C）

500.0306800.0291

1

tRtR

5

2

5

2

2

=

5

0.02870.02991

=0.0015 （C）

400.0299700.0287

1

tRtR

6

3

6

3

3

=

6

0.02830.02961

=0.0016 （C）

300.0296600.0283

所以，温度系数 

123

3

=0.0017 （C）

1

实验结论：

所测金属棒的电阻率是：

7.010.32710m

Ur4.5% 金属棒的温度系数：

0.001 （7C1） R00.02 83

所以

(1R0.0283

t

0.t00

思考题

可以采取哪些措施来减少测量的误差？

答：1. 金属棒应该尽可能长。

2. 连接用的导线应该短而粗，各接头必须干净、接牢，避免接触不良。

3. 热水槽中的热水应该完全浸末金属棒 4. 测量时事视线要水平

5. 在测量RN时要判断电桥达到真正平衡后才记录读数

简述双臂电桥的使用步骤和应注意的事项。

答：双臂电桥的使用步骤：（1）调节好电源并接好，对检流计进行机械调零；（2）连接好电路，估计被测电阻的阻值，将倍率开关旋到适当的位置，按下“B”和“G”，调节读数盘，使检流计指针重回到零位。（3），断开“B”，“G”， 改变读数盘，重复测量。

应注意事项：使用时，接通电源应先按“B”后按“G”，而断开时则先放

开“G”后放开“B”，以防止过大电流通过检流计；调节电桥平衡时，必须对开关“G”采用“路接法”；测量完要及时断开电源。

实验心得体会

通过这次设计型试验感觉受益匪浅，与以前的实验不同，以前教材中的实验大多注重实验结果的验证性，给出实验条件、仪器、步骤，来做出这项操作性试验、学生依着老师给我们的示范画瓢，即老师先讲述实验步骤、实验过程中注意的事项，以及实验处理的方法，甚至写到黑板上，学生按照教师讲的去做。

而这次设计性实验却是一种全新的方式，虽然做实验的仪器都已给定，实验虽然能自主创新，但是却也没有什么太大的可变性。不过这也让我很兴奋，因为至少他是我认真的查资料，查原理，并一步一步的把公式用公式编辑器编出来，很辛苦，也很充实，在实验时，也没有老师来叫我们怎么做，只有靠我们自己按着自己写的实验步骤来做，有时做到时候还会出一些问题，可能这些小问题就会使我们很困惑，但是亲手解决问题的感觉也是很爽的。

通过自主设计实验目的，实验仪器，实验原理以及实验步骤，清楚了实验与理论的关系，结合实验中出现的问题以及实验技能的有关问题，对物理实验课程的重要性有了重新的认识与定位，真正体现物理实验课的特点与地位，激发了我们学生学习的兴趣，引导我们去思考总结。很有好处。

实验步骤的设计也让我明白方法科学的重要性，只有严谨认真，科学合理的设计好实验步骤，才是做好一个实验的基础，让我明白了做任何事，都要有条理，不能想当然。

在这里衷心的感谢邓锂强老师在辅导时给予我的悉心讲解，让我能够顺利的完成正规实验。

评分：

大学物理实验设计性实验

实 验 报 告

实验题目：

双臂电桥测低电阻

班 级： 姓 名： 指导教师：

学号：

物理系 大学物理实验室

实验日期：200 年12 月 8 日

原始数据记录：

实验日期：2009-12-8

表2 金属棒阻值的测量

倍率M= 10

金属棒长度L= 2

表3 温度与电阻的测量

倍率M= 10 金属棒长度

2

直尺仪误差： 0.5mm 双臂电桥误差： 2%R + 0.0002

实验11 《用双臂电桥测低电阻》实验提要

实验课题及任务

R对于粗细均匀的圆金属导体，其电阻值与长度L成正比，与横截面积S成反比，

L

，S

式中，为电阻率。通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表示：RtR0(1tT2)，要求不高时，可近似认为：RtR0(1t)，其中为温度系数。要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以需要用双臂电桥来测量。

《用双臂电桥测低电阻》实验课题任务是：根据所学的知识，设计测量金属棒的电阻率和电阻温度系数。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《用双臂电桥测低电阻

的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤。)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 根据实验情况自己确定所需的测量次数。

⑷ 计算电阻温度系数时，用逐差法或图解法处理数据，并写出金属导体电阻跟温度的关系式

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶ 根据实验情况自己确定所需的测量次数。

⑷ 计算电阻温度系数时，用逐差法或图解法处理数据，并写出金属导体电阻跟温度的关系式。

实验仪器

直流双臂电桥，金属棒制作成的四端电阻，直尺，游标卡尺，热水槽，热水等。

实验所用公式及物理量符号提示

⑴ 电阻率公式：R

L

其中为电阻率。若已知导体的直径d，则： S

R

⑵ 金属导体电阻跟温度的关系式：

d2

4L

RtR0(1tT2)

要求不高时，可近似认为：RtR0(1t)

有关测量提示

⑴ 用双臂电桥测量电阻时，开关B只能在测量时按下，测好后应及时松开再读数。 ⑵ 测量电阻温度系数时，温度读数应尽量做到同时进行。

⑶ 测量时应使热水的温度一边下降一边测量，自己确定测量的次数和测量温度间隔。

提交整体设计方案时间

学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。

思考题

⑴ 可以采取哪些措施来减少测量的误差？ ⑵ 简述双臂电桥的使用步骤和应注意的事项。

用双臂电桥测低电阻

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量准确度可达0.5%（电阻值测量范围为10～10Ω）。但在测量低值电阻时（1Ω以下的电阻），由于导线电阻和连接点的接触电阻（数量级为10～10Ω）的存在，惠斯登电桥的测量误差将显著增大，甚至根本无法测量。因此单臂电桥不适宜测定低电阻。必须在测量线路上采取措施，避免接触电阻和导线电阻对低电阻测量的影响。

为了消除导线电阻和接触电阻的影响，我们采用四端钮接法，并在单电桥的基础上增加两个桥臂电阻R、R，这就构成了双电桥。

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）了解双臂电桥测低值电阻的原理，掌握测量方法。

（2）掌握QJ42型携带式直流双臂电桥使用方法和测量电阻率的方法。 （3）学会如何测量金属导体的温度系数

实验仪器：QJ42型箱式直流双臂电桥、金属棒制作成的四端电阻、导线、直尺仪、螺旋测微器、热水槽、温度计、垫木,热水等。 实验原理

开尔文电路原理：

由图知在桥式电路中有12跟导线和A,B,C,D四个接点，其中A,C点到电源和

B,D点到检流计的导线电阻可并入电源和检流计的电阻内，对测量结果无影响，但桥臂的8跟导线和四个结点会影响测量结果。

在电桥中由于比率臂R1,R2可用组织较高的电阻，因此与这两个电阻相连

的四根导线的电阻不会对测量结果带来多大误差，可以忽略不计。由于待测电阻R1是一个低值电阻，比较臂R0也是低值电阻，于是与RX.R0 相连的导线和结点电阻就会影响测量结果。

为了消除上述电阻的影响，我们采用上述电路，电路中为RX待测电阻，

R

N

为标准电阻,R1,R2,R3,R4组成电桥双臂电阻 。他与惠斯登电桥线相比

较，不同点在于：

（1） 桥的一端F接附加电路到C2R3FR4H上，R1,,R2,和R3,,R4并

列，故称双臂电桥。

（2） C1,C2间为待测的低值电阻。连接时要用四个接头，C1,C2称为

电流接点，在电桥外。P1,P2成为电压接头，在电桥内。我们要测

P,P

1

2

两点间的电阻RX 。 与 H,J

这种电路用电阻测量补偿法消除接触电阻的影响。我们要 测

P,P

1

2

处的接线电阻分别为r1,r2,r3,r4，它们附加入R1,R2,R3,R4桥臂

电阻中

R

14

（越10）,

r

14

(约

10

2

~10)，rR约为

3

10

3

~10，其影响可以忽略不计，至于G处外接线接触电阻在电桥

4

的外路上，显然与电桥等到平衡无关。

R与

R 内流过的电流II，R与R内流过的电流II,R与R内流过的电流II，分析电压，电流关系可得：

当电桥上G中处于无电流的平衡状态，则电桥双臂电阻

1

2

3

4

3

4

X

1

2N

XN

UU

P1P2F

UP1DIXRXI3(R3r3)I1(R1r1)

JHF

UJDIXRNI3(R4r4)I1(R2r2)

由于R14》r14，近似可得：

IXRXI3R3I1R1 （1）

IRIRIR

X

N

3

4

1

2 （2）

移两式相除得

RX

R

IRIR

1

1

3

3

1

2

3

4

N

RR(I)

R

13

4

2

1

2

33

()R1I1

N

（3）

在实际使用中为了测量方便，使R3化为：

RX

对于实验粗细均匀的圆柱金属导体，其电阻值与长度L 成正比，与横截面积 S成反比，，式中 为电阻率。若已知导体的直径d，则

R

测量金属导体的温度系数

RRR

1

4

2

或

RRRR

2

3

4

式（3）就简

R

R

12

N

(4)

d2 （5）

4L

R是在所选测量温度时读出的电阻，R

t

是常温时的电阻。

通常电阻的阻值会随温度的改变而发生改变，对于金属导体，变化关系可用下式表示:

t

R

t

=

R

（1+

t+ T+）, 要求不高时，可近似认为：

2

RR(1t) , 其中为温度系数。

所以 

Rt

t0

（6）

在实验中我们可用常温240C时的R0，从式R1R0(1t1)和R2R0(1t2)中消去R0，得到电阻温度系数， 

tR

2

2

1

tR



11

（7）

2

用热水浸泡金属棒，降温使温度为t1、t2、t３t60C，相应的测量出直至温度降为400C~300C，一共测量六组数据，然后用公式（7）R1、R2、R3R6，



tRtR

2

1

2

1

1

来求出温度系数。

2

要想测量金属电阻的电阻率和温度系数，因为其电阻很小，所以要用双臂电桥来测量。

用水做控制电阻温度的溶剂，加开水，然后等水温逐渐下降，虽然水会影响金属电阻的测定，但是影响不大，可以忽略不计。

内容及步骤： （1）测金属电阻率

（1）用千分尺测圆柱形导体的直径d，在不同地方测6次，取平均值。 （2）用直尺仪量出P1、P2间导体的长度L，并且记录在表格中

（3）在仪器背面装3-6节1号电池，或在外接电源接线柱“B外”上接入1V

直流电源，并将电源开关拨向相应的位置。

（4）将检流计指针调到“0”位 （5）将被测电阻

R

X

按图（5）连接，

AP和BP

1

2

为电位端引线，

AC和BC

1

2

为电流端引线。

（6）估计被测电阻的阻值，将倍率开关旋到适当位置，按下按钮“B”和“G”，

并调度数盘RN ，使检流计指针重新回到零位。则被测电阻的阻值为：

（7）断开“G”和“B”，改变RN ，重复测量六次，记录在表（a）中。

（2）测量金属导体的温度系数

（1）金属棒接入电路的长度不变，正面向下放入热水槽中。水槽中加入热水。 （2）用温度计测量水温。

（3）从80度开始度数测量，水温每下降10度测一次，共测6次。

注意事项：

1.所用仪器要合理操作, 倍率要选择恰当。

2.测量时通电时间不能过长，一般2~3秒

3.金属棒长度越短，相对误差越大，长度越长，误差越小。 4.直尺仪上固定金属棒的螺丝要拧紧。 5.用不良导体垫住使金属棒与热水槽分开

6电桥使用时应该注意,接通应先按“B”后按“G”,而断开则先放“G”后

放 “B”即跃按.

7测量电阻温度系数时，温度度数应同时进行。

8由于测量过程需一定的时间，应提前1 左右开始测量、读数。

R

X

MRN (MR1

R

2

，为倍率开关示值)。

数据处理

表1 金属棒导体直径d的测量

金属棒直径平均值：

d

1

2

3

4

5

6

6



3.9783.9723.9763.9753.9723.96960.004

6

=3.970mm

A类不确定度：

Sd =

=0.003286mm

B类不确定度： 螺旋测微器误差inst= 0.004mm

u

inst0.004mm 33

总不确定度Ud

U

d

=4.0

10

3

mm

表2 金属棒阻值的测量

倍率M= 10 金属棒长度L=

2

被测电阻平均值

N

=

N1

N2N3N4N5

5

=

2.852.832.812.822.84

=2.83 

5

R

X

= 

R

N

0.0283 

金属棒电阻率的平均值

x2

=

4L

0.0283

3.970107.0110

3

2

7

40.5

m

直流双臂电桥仪器误差：

inst0.0022

A类不确定度度

S

Rx



(RxRx)

i

i1

5



2

n1

=

=1.5810

B类不确定度

4



uRx

inst0.

0022



33

总不确定度

URx

3

1.2810 m

直尺的仪器误差：inst不确定度：

0.5mm

因为金属棒长度是单次测量inst和U

所

以ULinst0.5mm=5104m

XX22222222

U(URX)(Ud)(UL)(URx)(Ud)(U)L

XL4L2L4L2

X4L

2

3.970103

40.5

2

=2.4710

5

X3.9701032.83102

3.52104 2L20.5

X2L4L

2

2.831023.970103

40.52

2

=1.4010

6

所以电阻率不确定度：

XX22222222U(URX)(Ud)(UL)(URx)(Ud)(U)L

XL4L2L4L2



2

44010

5

8

=3.1610 m

则相对不确定度：

3.16108

Ur100％＝4.5%

7.01107所以测量的金属棒电阻率：

U

7.010.32107m

Ur4.5%

表3 温度与电阻的测量

倍率M= 10 金属棒长度

2

二、温度系数的计算：

ttRR

4

1

1

4

1

1

=

4

0.02910.03061

=0.0019 （C）

500.0306800.0291

1

tRtR

5

2

5

2

2

=

5

0.02870.02991

=0.0015 （C）

400.0299700.0287

1

tRtR

6

3

6

3

3

=

6

0.02830.02961

=0.0016 （C）

300.0296600.0283

所以，温度系数 

123

3

=0.0017 （C）

1

实验结论：

所测金属棒的电阻率是：

7.010.32710m

Ur4.5% 金属棒的温度系数：

0.001 （7C1） R00.02 83

所以

(1R0.0283

t

0.t00

思考题

可以采取哪些措施来减少测量的误差？

答：1. 金属棒应该尽可能长。

2. 连接用的导线应该短而粗，各接头必须干净、接牢，避免接触不良。

3. 热水槽中的热水应该完全浸末金属棒 4. 测量时事视线要水平

5. 在测量RN时要判断电桥达到真正平衡后才记录读数

简述双臂电桥的使用步骤和应注意的事项。

答：双臂电桥的使用步骤：（1）调节好电源并接好，对检流计进行机械调零；（2）连接好电路，估计被测电阻的阻值，将倍率开关旋到适当的位置，按下“B”和“G”，调节读数盘，使检流计指针重回到零位。（3），断开“B”，“G”， 改变读数盘，重复测量。

应注意事项：使用时，接通电源应先按“B”后按“G”，而断开时则先放

开“G”后放开“B”，以防止过大电流通过检流计；调节电桥平衡时，必须对开关“G”采用“路接法”；测量完要及时断开电源。

实验心得体会

通过这次设计型试验感觉受益匪浅，与以前的实验不同，以前教材中的实验大多注重实验结果的验证性，给出实验条件、仪器、步骤，来做出这项操作性试验、学生依着老师给我们的示范画瓢，即老师先讲述实验步骤、实验过程中注意的事项，以及实验处理的方法，甚至写到黑板上，学生按照教师讲的去做。

而这次设计性实验却是一种全新的方式，虽然做实验的仪器都已给定，实验虽然能自主创新，但是却也没有什么太大的可变性。不过这也让我很兴奋，因为至少他是我认真的查资料，查原理，并一步一步的把公式用公式编辑器编出来，很辛苦，也很充实，在实验时，也没有老师来叫我们怎么做，只有靠我们自己按着自己写的实验步骤来做，有时做到时候还会出一些问题，可能这些小问题就会使我们很困惑，但是亲手解决问题的感觉也是很爽的。

通过自主设计实验目的，实验仪器，实验原理以及实验步骤，清楚了实验与理论的关系，结合实验中出现的问题以及实验技能的有关问题，对物理实验课程的重要性有了重新的认识与定位，真正体现物理实验课的特点与地位，激发了我们学生学习的兴趣，引导我们去思考总结。很有好处。

实验步骤的设计也让我明白方法科学的重要性，只有严谨认真，科学合理的设计好实验步骤，才是做好一个实验的基础，让我明白了做任何事，都要有条理，不能想当然。

在这里衷心的感谢邓锂强老师在辅导时给予我的悉心讲解，让我能够顺利的完成正规实验。