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Pb07204001 丁亮
实验课题： 双 臂 电 桥 测 低 电 阻
实验目的：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：
1、 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
2、 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方式，将低电阻Rx以四端接法方式连接
由图?和图?，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）
(1)
解方程组得
(2)
通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得 成立，则（2）式中第二项为零，待测电阻Rx和标准电阻Rn的接触电阻Rin1、R ix2均包括在低电阻导线Ri内，则有
(3)
实际上即使用了联动转换开关，也很难完全做到 。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Ri的阻值(Ri<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。
实验仪器：
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）、RP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。
实验数据处理：
1、 基本常数数据：△L=2mm，R(n)=0.001Ω,R1=1000Ω。
2、 30cm铜棒的数据记录:
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 1220 1221 1180 1210 1220 1224 1212.5
3、40cm铜棒数据记录：
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 1615 1624 1615 1623 1617 1622 1620
4、40cm铝棒数据记录：
+ - + - + - 平均
R值（Ω） 748 758 749 758 748 758 753
5、直径的测量：D（mm）
1 2 3 4 5 6 平均
铜棒 4.970 4.972 4.977 4.978 4.975 4.981 4.9755
铝棒 4.988 4.990 4.992 4.992 4.990 4.985 4.9895
6、计算电阻率ρ：
根据公式得出电阻率为：ρ=（ρ1+ρ2）/2=7.87*10(-8) Ω*m
不确定度分析：
只对40cm的铜棒数据做不确定度分析。
1、 D:Ua= 0.00165,Ub=0.001/√3=0.000577,U(D)=0.0017mm
2、 L:U(L)=2mm
3、 R:U(R)=2Ω
由误差分析公式知道：△ρ/ρ=△D/D+△L/L+△R/R=0.0083,
△ ρ=7*10(-10)
ρ=(787±7)*10(-10) Ω*m
思考题：
1、 如果将标准电阻和待测电阻电流头和电压头互换，等效电路有何变化，有什么不好？
如果将他们的两个接头互相交换，等效电路图中的的两个电阻就要更换位置。这样做不好的地方在于加大了待测电阻那边的附加电阻，使得测量结果不正确。
2、 在测量时，如果被测低电阻的电压头接线电阻较大（例如被测电阻远离电桥，所用引线过细过长等），对测量准确度有无影响？
没有影响，因为四接头接法的奇妙之处就在于它不会因为夹头电阻的影响而是的测量结果不准确，就算接头电阻过大也不会影响。
黑体所发射的辐射能力与什么有关？
解：根据KCL列出电流方程：I1+I2+I3=0。
KVL：I1（R1+R4）-I3R3=E1；I2（R2+R5）-I3R3=E2。
（300+200）×I1-100I3=10；
（1000+300）×I2-100I3=5。
解方程组：I1=0.01626A=16.26mA。
I2=0.00241A=2.41mA，I3=-0.01867A=-18.67mA。
UBD=I1R1=0.01626×300=4.878（V），UDF=-I2R2=-0.00241×1000=-2.41（V），
UDC=-I3R3=-（-0.01867）×100=1.867（V），UEC=-I2R5=-0.00241×300=-0.723（V），UCA=I1R4=0.01626×200=3.252（V）。
热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光谱学的支持，因此发展得很快。
1859年，柏林大学教授基尔霍夫根据实验的启发，提出了黑体辐射的概念。所谓黑体是指一种能够完全吸收投射在它上面的辐射而全无反射和透射的、看上去全黑的理想物体。他认为用黑体来研究热辐射是一种非常理想的实验模型。这一观念为热辐射的深入研究提供了一条理想的思路，为了得出与实验相符合的黑体定律，许多科学家尝试了各种不同的方法。
1895年，德国物理学家维恩从理论分析得出，可以用加热的空腔代替涂黑的铂片来代表黑体，实验表明这样的黑体所发射的辐射能量密度只与它的温度和频率有关，而与它的形状及组成物质无关。这一做法使得热辐射的实验研究又大大地推进了一步。1896年，维恩根据热力学的普遍原理和一些特殊的假设提出一个黑体辐射能量按频率分布的公式，后来人们称它为维恩辐射定律。
同一时期，柏林大学的理论物理学家普朗克也加入了热辐射研究的行列。他用热力学方法研究黑体辐射理论。1899年，他得到了一个和维恩辐射定律一致的关系式。随着实验的深入，普朗克发现维恩及他自己得出的辐射定律并不完全正确，公式在短波部分与实验中观察到的结果较为符合，但在长波部分就明显与实验不符了。
正当普朗克尝试修改辐射公式时，1900年6月，英国物理学家瑞利发表论文批评维恩在推导辐射公式时引入了不可靠的假定。他把统计物理学的能量均分定理用于一个以太振动模型，导出了新的公式，即瑞利公式。这个公式在长波部分与观察一致，而短波部分则与实验大相径庭。
为了在黑体辐射的维恩公式和瑞利公式之间寻求协调统一，普朗克决定从理论上推导出一个普遍化公式的定律。受两个公式的启发，他采用内插的方法，很快就把代表短波方向的维恩公式和代表长波方向的瑞利公式综合到了一起，这也就是普朗克辐射定律。
10月19日，他在德国物理学会的会议上以《论维恩辐射定律的改进》为题报告了自己的结果，他指出：电磁振荡只能以量子的形式发生，并且量子的能量和频率之间存在一个确定的关系，它是一个自然的基本常数。作为理论物理学家，普朗克并不满足于找到一个经验公式，他要进一步探求这个公式的理论基础。
为了从理论上推导这一新定律，普朗克又连续紧张地工作了两三个月，在1900年底时，他提出一个大胆的、革命性的假设：每个带电线性谐振子发射和吸收能量是不连续的，这些能量值只能是某个最小能量元e的整数倍，而每个能量元和振子频率成正比。由这一假设，普朗克推出了著名的黑体辐射公式。后来人们称e为能量子，称h为普朗克常数。12月24日，普朗克在德国物理学会上以《论正常光谱能量分布定律的理论》为题报告了自己的结果。
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