补偿原理.doc

补偿原理的研究【实验目的】1、掌握补偿原理及其应用。2、学习利用补偿法测量电池的电动势和内阻以及待测电阻及其电阻率。【实验仪器】 电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、电阻箱等【实验原理】1、补偿原理补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势，其原理可用图1来说明。En为可调标准电源，中间串联一个检流计G接成闭合回路。如果要测电源的电动势，可通过调节电源En，电路没有电流，此时表明，这时电路处于补偿状态。若已知补偿状态下En 的大小，就可确定， 图1 补偿法这种利用补偿原理测电位差 的方法叫补偿法。 2、测量电池的电动势和内阻原理 (1)测电池的电动势 电路如图1所示，当单刀双掷开关打到1时，滑动B使得U1与EN补偿。 U1=R1I0 其中I0为工作电流。当单刀双掷开关打到2时，再滑动B使得U2与EX补偿。 U2=R2I0 其中I0为工作电流 有 只要测出 EN、Ex 分别得到补偿时的LN、Lx, 即可由( 1) 式求出 Ex 。 （2）测电池的内阻 电路如图2所示，当K2断开时，滑动d使得检流计不发生偏转，此时U测=E。此时电位差计中ad距离为L1当K2闭合时,滑动d使得检流计不发生偏转，此时U测=U外，此时电位差计中ad距离为L2 得： 3、补偿法测电阻与电阻率如图所示，RX为待测电阻，EN为标准电池，不断调节R1使得检流计G的读数为0，这样的RX两端的电压就等于EX，安培表的度数I就是通过RX的电流，于是得,为了避免电路接通而检流计未平衡时，有过大的电流通过检流计和标准电池，在线路中接入R2起保护作用，但是，为了提高测量的灵敏度，最好是R2=0.因此，在测量中要逐步减小R2直至为零。求得待测电阻RX的阻值后，根据利用螺旋测微器测得电阻的直径，之后求得横截面积S.再用刻度尺测得电阻长度l.代入公式得到电阻率【实验步骤】1、 测量电池的电动势和内阻原理(1) 按图1测电池的电动势，注意各电池的正极与正极相连，负极与负极相连，不能接错，K2只能测量时才接通，而且应该先接通K1，后接通K2，断开时则相反。(2) 调节工作电流；接通K1，K2打向EN方向，调节触头B使检流计G指零，读取此时BC之长（记为L0）。(3) 测电池电动势EX：换向电键K2倒向EX , 移动触头B至X点位置，使G指零，读取此时XG之长（记为LX），按下式求出EX。 重复上述过程，再测一次，求EX平均值。（4） 安图2,连接电路图，使定值电阻R为1，注意各电池的正极与正极相连，负极与负极相连，不能接错。（5） 断开K2，调节触头B使检流计G指零，读取此时AB之长（记为L1）（6） 闭合K2，调节触头B使检流计G指零，读取此时AB之长（记为L2）（7） 按下式求出内阻r 重复上述过程，再测一次，求r平均值。2、 补偿法测电阻与电阻率（1）按图3接好线路，各电池的正极和正极相连，负极和负极相连。调节变阻器R2为较大值，为了防比有过大的电流通过检流计和标准电池，进而烧坏检流计。（2）先闭合K1，后闭合K2，调节E为足够大(EEN)。 (3)不断调节变阻器R，使得检流计的读数为零，再慢慢使R2的值变小，直到R2值为零。（4）记下安培表的读数I.按公式求出RX (5)重复上述过程，再测两次，求其平均值。 (6)利用刻度尺测得待测电阻RX的长度l,再用螺旋测微器测得电阻横截面的直径，后根据公式 求得电阻率 (5)重复（6）过程，再测两次，求其平均值。【数据分析】1、测量电池的电动势和内阻原理标准电池 电动势EN=1.0186VLX= 77.4cm LX= 77.8cm LX= 78.2cm= 77.8cmLN=50.8cm LN=51.6cm LN=52.1cm =51.5cm代入公式 得到Ex1.54vL1=78.5cm L1=78.5cm L1=78.5cm =78.5cmL2=28.1cm L2=28.1cm L2=28.1cm =28.1cm代入公式 得到r1.79N2、 补偿法测电阻与电阻率EN=1.5N I=0.2