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待测电阻、数字电压表和转换开关等五个主要部件。 (1)四引线测量法 电阻测量的原理如图7所示。测量电流由恒流源提供,其大小可由标准电阻R上的电 压U,的测量值得出,即I=U/R,如果得待测样品上的电压U,则待测样品的电阻Rx为 Rx=U/I=Rn U,/U 由于低温物理实验装置的原则之一是必须尽可能减少室温漏热,因此测量引线通常是又细又 长,其阻值有可能远远超过待测样品(如超导样品)的阻值。为了减少引线和接触电阻的影 响,通常采用所谓的“四引线测量法”,即每个电阻元件都采用四根引线,其中两根为电流 引线,两根为电压引线。 四引线测量的基本原理是:恒流源通过两根电流引线将测量电流I提供给待测样品,而 数字电压表则是通过两根电压引线来测量电流I在样品上所形成的电势差U,由于两根电压 引线与样品的接点处在两根电流引线的接点之间,因此排除了电流引线与样品之间的接触电 阻对测量的影响:又由于数字电压表的输入阻抗很高,电压引线的引线电阻以及它们与样品 之间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计。因此,四引线测量法减少甚至排除了引线和接 触电阻对测量的影响,是国际上通用的标准测量方法。 (2)铂电阻和硅二极管测量电路 在铂电阻和硅二极管测量电路中,提供的电流只有单一输出的恒流源,它们输出电流的 标称值分别为1mA和100μA。在实际测量中,通过微调我们可以分别在100Ω和10K2的标 准电阻上得到100.00mV和1.0000V的电压. 在铂电阻和硅二极管测量电路中,使用两个内置的灵敏度分别为10μV和100μV的4 位半数字电压表,通过转换开关分别测量铂电阻\硅二极管以及相应的标准电阻上的电压,由 此可确定紫铜恒温块的温度。 (3)超导样品测量电路 由于超导样品的正常电阻受到多种因素的影响,因此每次测量所使用的超导样品的正常 电阻可能有较大的差别。为此,在超导样品测量电路中,采用多档输出式的恒流源来提供电 流。在本装置中,该内置恒流源共设标称为100μA、1mA、5mA、10mA、50mA、100mA的六档 电流输出,其实际值由串接在电路中10Ω标准电阻上的电压值确定。 为了提高测量精度,使用一台外接的灵敏度为1μV的51/2位的PZ158型直流数字电压 表,来测量标准电阻和超导样品上的电压,由此可确定超导样品的电阻。 为了消除直流测量电路固有乱真电动势的影响,我们在采用四引线测量法的基础上还增 设了电流反向开关,用以进一步确定超导体的电阻确已为零。当然,这种确定受到了测量仪 器灵敏度的限制。然而,利用超导环所做的持久电流实验表明,超导态即使有电阻也小于 10"Ω.M. 4444 待测电阻、数字电压表和转换开关等五个主要部件。 (1) 四引线测量法 电阻测量的原理如图 7 所示。测量电流由恒流源提供,其大小可由标准电阻 Rn 上的电 压 Un的测量值得出,即 I=Un/Rn,如果得待测样品上的电压 Ux,则待测样品的电阻 Rx 为 Rx=Ux/I=Rn Ux/Un 由于低温物理实验装置的原则之一是必须尽可能减少室温漏热,因此测量引线通常是又细又 长,其阻值有可能远远超过待测样品(如超导样品)的阻值。为了减少引线和接触电阻的影 响,通常采用所谓的“四引线测量法”,即每个电阻元件都采用四根引线,其中两根为电流 引线,两根为电压引线。 四引线测量的基本原理是:恒流源通过两根电流引线将测量电流 I 提供给待测样品,而 数字电压表则是通过两根电压引线来测量电流 I 在样品上所形成的电势差 U,由于两根电压 引线与样品的接点处在两根电流引线的接点之间,因此排除了电流引线与样品之间的接触电 阻对测量的影响;又由于数字电压表的输入阻抗很高,电压引线的引线电阻以及它们与样品 之间的接触电阻对测量的影响可以忽略不计。因此,四引线测量法减少甚至排除了引线和接 触电阻对测量的影响,是国际上通用的标准测量方法。 (2) 铂电阻和硅二极管测量电路 在铂电阻和硅二极管测量电路中,提供的电流只有单一输出的恒流源,它们输出电流的 标称值分别为 1mA 和 100μA。在实际测量中,通过微调我们可以分别在 100Ω和 10KΩ的标 准电阻上得到 100.00mV 和 1.0000V 的电压. 在铂电阻和硅二极管测量电路中,使用两个内置的灵敏度分别为 10μV 和 100μV 的 4 位半数字电压表,通过转换开关分别测量铂电阻\硅二极管以及相应的标准电阻上的电压,由 此可确定紫铜恒温块的温度。 (3)超导样品测量电路 由于超导样品的正常电阻受到多种因素的影响,因此每次测量所使用的超导样品的正常 电阻可能有较大的差别。为此,在超导样品测量电路中,采用多档输出式的恒流源来提供电 流。在本装置中,该内置恒流源共设标称为 100μA、1mA、5mA、10mA、50mA、100mA 的六档 电流输出,其实际值由串接在电路中 10Ω标准电阻上的电压值确定。 为了提高测量精度,使用一台外接的灵敏度为 1μV 的 51/2 位的 PZ158 型直流数字电压 表,来测量标准电阻和超导样品上的电压,由此可确定超导样品的电阻。 为了消除直流测量电路固有乱真电动势的影响,我们在采用四引线测量法的基础上还增 设了电流反向开关,用以进一步确定超导体的电阻确已为零。当然,这种确定受到了测量仪 器灵敏度的限制。然而,利用超导环所做的持久电流实验表明,超导态即使有电阻也小于 10 -27Ω. M
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