开尔文电桥测电阻及用Visual Basic处理测量数据

阿不都拉·阿吉，木扎帕尔·阿迪力，杨占金

（新疆农业大学，新疆 乌鲁木齐 830052）

开尔文电桥是惠斯登电桥的改进与发展，开尔文电桥的特点在于用四端电阻法测量低电阻。用它测量不同金属棒的电阻和电阻率时，不确定度的计算问题比较繁琐。采用Visual Basic编程解决了以上的计算困难［1－2］。

1 实验原理

图1 开尔文电桥

开尔文电桥用四端电阻法测量低电阻。图1为开尔文电桥电路图，电桥平衡时，检流计中无电流。因此，通过桥臂R1、R2的电流I1相等，通过桥臂Rx、RN的电流I3相等，通过R3、R4的电流I2也相等。因此可以推出待测电阻为R＝，式x中RN为电桥中的标准电阻［3］。如果给出作为标准电阻的金属棒单位长度的电阻值α，那么根据电桥平衡时B4C2段处标尺读数LN的值，便可求得标准电阻RN＝α·LN。再由电桥平衡条件得到待测电阻

式中：α＝1.92×10－5Ω／m。

2 不确定度的推导

根据标准误差传递公式电阻率的不确定度为

式（3）中ud和uL是测量金属棒直径和长度的不确定度，它们由公式分别计算，其中uA和uB是测量金属棒直径和长度的A类和B类不确定度，它们又分别由公式计算。另外式（3）中uRx／Rx是测量电阻时发生的相对误差，其相对误差与电桥的灵敏度有关。而电桥灵敏度为因此电桥测量值R的相对误x差为

3 记录数据与数据处理

本实验用Visual Basic程序编程，得到界面中呈现出实验题目、实验目的、实验原理和记录数据与数据处理［4－6］。图2为记录数据与数据处理的界面部分。

图2 VB编程的界面图

4 结 论

通过设计Visual Basic程序，实验者做完实验以后将所测量的数据输入“记录数据”空格后，点击命令按钮计算，即可得到所测金属棒电阻率的不确定度。该程序使得复杂的数据处理变得快捷、准确。该程序不但提高了实验的效率，实验教师也可利用该程序检查学生的实验效果，评定实验成绩。更重要的是物理实验与计算机课程在教学上紧密配合，以此培养学生理论联系实际的能力。

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［2］刘科，周晓林.基于Lab VIRE的大学物理虚拟实验设计——以“单臂电桥法测电阻”为例［J］.大学物理实验，2012，24（6）：81－86.

［3］王礼，盖立平.VB 6.0在物理实验数据处理中的应用［J］.数理医学杂志，2010，23（3）：366－368.

［4］王礼，盖立平.VB 6.0在物理实验数据处理中的应用［J］.数理医学杂志，2010，23（3）：366－368.

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