补偿原理的研究

1、补偿原理的研究、实验目的1学习补偿原理的各种应用。2、学会灵活应用补偿法进行物理量的测量。二、实验仪器标准电池，甲电池，检流计，电压表，电流表，滑动变阻器，电阻箱，金属丝（固 定在有米尺的胶板上），万用表，开关，导线等。三、实验要求1用补偿法测定干电池的电压，用万用表测量其端电压，计算测量误差。2、用补偿法测定电阻值。四、实验原理（一）补偿原理的研究测电池电动势1 、直接用电压表测量电动势时，如下图（1）所示，得到的是电池两端的路端电 压，由于电池有内阻，只要有电流通过，它就会有电压降，所以电压表的示值（端 电压）总是小于电源电动势。U Ex IrEoEx(2)2 、补偿法：要消除电池内阻产生

2、的电压降，就必须使流过电池的电流为零，因 此要测量未知电动势，原则上按图（2）所示电路进行，本实验就是利用补偿法测 电池的电动势。两个电源E和Ex正极对正极、负极对负极，中间串联一个检流计G 接成闭合回路。如果要测电源 Ex的电动势，可通过调节电源 E，使电路没有电流， 表明Ex=E，这时电路处于补偿状态。若已知补偿状态下 E0的大小，就可确定Ex .3、实验原理设计实际使用中，精度高而连续可调的电 动势是没有的。为了实现上述测量，通常 采用补偿原理。本实验利用现有的实验条件构建如下的电路图进行测量，设计电路如图（3）所示。 接通Ki后，有电流通过电阻丝 AC 标准化：把K2拨向标准电池En,

3、检流计G上有可能有电流流过，适当调整 C B两点位置，找到合适的C、B长度，使G的指针零偏转，即En Ucb，此时，电路 处于平衡状态，电阻Rcb上的电压降与标准电池的电动势互为补偿。如果单位长度电阻图（3）丝电阻为Ro, CB长度为Ls,则有CB端的电势差：EN IR 0L S 保持电阻R不变，即工作电流I保持不变，把K2合向待测电池Ex，重新找C、B 位置，使检流计G再次指零，达到补偿状态。C B长度为Lx,则Ex IRoLx 则有：Ex EnLs当En、Ls、Lx都已知时，电源电动势 Ex可求出。4、待测电池的端电压可以直接用万用表读出。（二）运用补偿原理测量电阻值R时，用电压表测出RR

4、的电流I，则阻值可表示为R U 0由于电流表的分压作用，测得的电阻值为：1伏安法测电阻：在一定温度下，直流电流通过待测电阻 两端电压U,用电流表测出通过 电流表内接，如图下图甲所示。R Ur UaI乙电流表外接，如图上图乙所示。由于电压表的分流作用，测得的电阻值为:r，比实际值偏小。I R I V2、补偿法测电阻：连接如下电路图，调节R3使检流计G无电流通过（指针指零），这时电压表指示的电压值Ubd等于Rx两端的电压Uac，即b,d之间的电压补偿了 Rx两端的电压。清除了电压表内阻对电路的影响。则由电压表示数U和电流表示数I可得到RX U- oE2K1他R1E?R3a©图（5）五、实

5、验步骤（一）补偿原理的研究测电池电动势1、按（3）所示的电路图连接电路。2、按补偿法的实验原理的进行实验，测量并记录 Ls, LX的长度，相同的条件下 进行3次测量，计算得到Ex。3、用万用表直接读出待测电池的路端电压4、计算测量误差。（二）运用补偿原理测量电阻值1、按上述图（5）连接电路；2、用电阻箱充当待测电阻，调节电阻箱到一定的电阻值，按以下步骤选取电表量 程：将稳压电源的输出电压调到3V 移动滑线变阻器R）的滑动端，使Ri大于Ro/3由大到小试探着先取电流表量程，直到电流示值大于量程的1/3 ；3、调节R3，使Ubd达到补偿状态粗调：确认K2断开，断续接通检流计的“电计”（若指针超出量

6、程就立即松开） 并试探着调节R3，使检流计指针偏转逐渐减小，直至接近零 细调：合上K2，以提高检测灵敏度；仔细调节 R3，使检流计指针指零4、记录下此时电压表的示值 U,电流表的示值I，计算得到待测电阻阻值。5、重复测量：断开电计K2。移动滑线变阻器Ro的滑动端，依次增加Rx中的电流I， 重复步骤34,再测量4组U, I的对应值，并计算相应的电阻值。6、 求出五次计算得到的阻值的平均值 Rte把R与电阻箱上的示数做比较，计算测 量误差。7、拆除电路，将实验仪器整理放回。六、实验数据的记录及处理（一）补偿原理的研究测电池电动势标准电池电动势：En=1.0860误差为:Ex-EE1.62277-1

7、.59301.59301.87%测量次数123平均数Ls (cm)114.90109.55112.02Lx (cm)171.00168.45163.20ELx EExENLs1.61621.66991.58221.62277用万用表测得两端电压为：1.593V电阻箱实际示数为:（二）运用补偿原理测量电阻值误差为:RX - RXRx500-0-498.969 0.2062%500次数 项目.12345平均U(V)1.7361.9962.2342.4752.754l(mA)3.5004.0054.4654.9605.495Rx(Q)496.00498.337500.334498.992501.183498.969R X 500.00七、注意事项1.线路接好后，要仔细检查，确认无误方可接通电源，特别要注意正负极的连 接，断开电源时，应先断开校准回路。2实验过程中强调保护标准电池和检流计不受损害，标准电池的通电时间不宜 过长，通过标准电池和检流计电流都不宜过大。因此为避免出现过大电流，调试 时应掌握先粗后细的原则，