大学物理试验思考题解答

1、用箱式电势差计测温差电动势预习思考题:1. 为什么当两种金属的两个接触点温度不同时会产生温差电动势？它与哪些因素有关？答：设有两种不同的金属 A和B，其电子数密度分别为nA和n»电子逸出 功为Wa和Wb，且，nA>nB, Wa vWb。当AB两金属接触时，由A金属逸 出向B金属迁移的电子数将多于从 B金属到A金属的电子数，使A带正电, B带负电，形成接触电势差。两接触点的接触电势差大小相等，方向相反， 闭合回路中没有电流。假设将其中一个接触点温度升高，那么由能量守恒定律 知，该端电子获得的外界能量比另一端要大的多，使得该端接触电势差大 于另一端，从而在回路中产生电流电流在A金属

2、内由高温端流向低温端， 经B金属再回到高温端，两接触点间那么产生温差电动势。由上分析知，温差电动势的产生与金属材料的性质电子数密度、电子逸出功和温度有关。2. 温差电动势与温差之间的关系是否是线性关系？在什么情况下是线性 关系？答：根据热电偶温差电动势与其两端温度差的关系式：Et 八 1 _t。丄 r _t。22如以Et为轴，ti to作横轴，由上式可得到一条抛物线。即温差电动势与温差之间不是线性关系。当a >> B、且温差很小时，式中2 =:也J彳2项 可忽略。此时，温差电动势与温差成线性关系，即Et八b t。3. 实验操作中在对未知电动势进行测量时，为什么不能调节Rn 粗、中、

3、细三个旋钮。答：在测量未知电动势前，先对工作电流进行了标准化调节，其目的就是 要让工作回路提供标准的工作电流，以此电流在工作回路中电阻上的电压 降与被测电压进行比拟。当两者相等时，回路中没有电流，故能准确测量 被测电动势。如测量时调节 Rn就将破坏电流的标准状态，假设工作电流不标 准，那么所测的电动势值必然是错误的。所以，在测量未知电动势时不可再 调动Rn。实验后思考题：1. 如何确定热电偶的正、负极性？答：当热电偶的两接触点温度相同时，根据前面分析可知，两处接触电势 差大小相等，方向相反。而当一端温度升高时，高温端的接触电势差大于 低温端，从而在回路中产生电流，电流由电子数密度大的金属的高温

4、端流 向其低温端，然后，再由另一种金属的低温端至高温端，所以高温端应为热电偶的正极、低温端那么为负极2. 为什么电势差计必须经过工作电流标准化前方可进行正确测量？答：由于电势差计上是以标准电流流经 Rx不同位置时的电压值来示值的，假设工作电流不标准，那么示值皆错。3. 能不能用提高电源电压的方法来提高电势差计的测量灵敏度？答：电势差计示值的精度是由高精度的电阻及高精度的工作电流所决定， 提高电源电压并不能改善工作电流的稳定性，故不能用提高电源电压来提 高电势差计的测量精度。4. 电势差计作为第三种金属接入热电偶两种金属之间，对测量结果有无影 响？为什么？答：电势差计作为第三种金属接入热电偶中对

5、测量结果没有任何影响。因为，根据中间导体定律，由多种金属连接成的回路中，假设回路中各接 触点所处温度相同，那么该回路的电动势的找数和为零。电势差计作为第三 种金属，其两个接点的温度都是相同的(室温)，所以它的接入对热电偶的 性能不产生任何影响。5. 如何用箱式电势差计测电阻、校准电压表和电流表？画出线路示意图,简述实验步骤箱式电势差计(1) 测电阻的线路示意图如图1所示，图中Rs为标准电阻，Rx为待测电阻。先校准电势差计，然后分别测出平衡状态下Rs和Rx上的电压值Us与5, 由于回路中电流不变，故Ux RxUs Rs所以 Rx = 土 RsUs(2) 校准电流表线路示意图如图2所示， 图中Rs为标准电阻，Rn为可调电阻。校准电势差计后分别测量出不同 Rn值 所对应的Rs上的电压降从而算出各被校电 流 I ni °(3) 校准电压表线路示意图如图3所示， 图中Rn为可调电阻。校准电势差计后分别测量出不同Rn值所对应的电压降Ux值，对电压 表进行校准。箱式电势差计图3可采用标准电阻分压法进行假设被校电压表的量程大于电势差计的量程， 测量。其线路示意