大学物理设计性实验设计性实验报告

1、明致远笃行务实 HYPERLINK http:/www.ccit www.ccit杠cElkc：大学物理实验设计性实验-电位差计测金属丝电阻率姓名：马野班级：土木0944学号：0905411418指导教师：曹艳玲实验地点:大学物理实验教学中心明德致远驾行务实【实验目的】1.了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2掌握电位差的工作原理补偿原理。3能用电位差计校准电表和电阻率的测定。4学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。【实验原理】利用电位差计，通过补偿原理，来测定未知电阻和已知电阻两端的电压，利用分压原理，算出未知电的阻阻值，利用螺旋测微器和刻度尺测出电阻丝的长度和横截面积的直径，通过电

2、阻率公式即可计算出电阻率。补偿原理rE在图1的电路中，设E0是电动势可调的标准电源，Ex是待测电池的电动势（或待测电压Ux）,它们的1负极相对并接，在回路串联上一只检流计G，用来检测回路中低电流通过。设E0的内阻为r0；Ex的内阻为rx。根据欧姆定聿，回路的总电流为rE-EI=0 xr+r+R+R0 xg电位差原理如果我彳调节E0使E0和Ex相等，由（1式可知，此原理，回路无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路的电位达到补偿。在电位补明匿致远笃行务实偿的情况下，若已知E0的大小就可确定Ex的大小。这种测定电动势或电压的方法就叫做补偿法。D2R2Ex图2电位差计原理图显然用补偿去测定Ex

3、,必须要求E0可调,而且E0的最大值EOmaxEx,此外E0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准确读数。在电位差计中E0是用一个稳定性好的电池(E)力口上精密电阻接成的分压器来代替的，如图2所示。图2中，由电源E、限流电阻R1以及均匀电阻丝RAD构成的回路叫做工作回路。由它提供稳定勺工作电流I0,并在电阻RAD上产生均匀的电压圣。改变B、C之间的距离，可以从中弓I出大小连续变化的电压来，S到了与E0相似的乍用。为了能够准确读出该电压的读数，使用一个标准电池进行校准换接开关K倒向“1”接入标准电池ES,由ES、限流电阻2、检流计G和RBC构成的回路称为校准回路。把B、C固定在适当的位置(如图的位

4、置)，设RBCRS,调节R1(即调节I0),总可以使校准回路的电流为零，即RS上的电压降与ES之间的电位差为零，达到补偿。www-ccitkedu.crt明番致远笃行簧实由欧姆定律可知：I二ES0R导10Rbc二10RS即2)这一过程叫做电位差计的校准，又称“工作电流的标准化”。测量Ex时，把换接开关投向端，接入待测电池Ex。接入待测电池Ex,由Ex、隔流电阻R2、检流计G和RBC构成了测量回路。调节BC之间的距离，总以找到另一位置BC，使测量回路的电流为零，即RBC上的电压降和Ex之间的电位差为零，测量回路达到补尝。设此时RBC=x，于是E=IR=IR可推导e=.ex0BC0 x可推导xRS

5、S以上这种调节补尝的方法，叫做“定流变阻”调节法。UJ361型电位差计的工作原!如图3所示。图中Ex是待测电动势；ES是标准电池RS是标准电阻G是检流计。一1P图3UJ-36a型电位差计电路图当把开关K掷向aa端时，标准电池ES所在回路接通，调节工作回，:碗军亂縊卑配弋纽鈕莎7ChangchunInstituteofTechnology HYPERLINK http:/www.c www.c明S致远驾行务实路中的电aRp,即改变通过准电阻RS及RAB的电流，直至检流计G的指针指零此时利用公式Rx=Ux*Rs/Us【实验仪器】UJ31型电位差计检流计滑线变阻器、直流电阻箱、标准电池、待测电池、稳

6、压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关、待测电阻、螺旋测微器、刻度尺、导线若干等。UJ31型电位差计UJ31型箱式电位差计是一种电势的电位差计，其测量范围1yV-17.1mV（K置x1档）或1图5.8.2UJ31型电位差计面板图10rV-171mV（K置x10档）。使一口+吊0Y+口7+：!标准检流计5.7-6.4V未知1未知2测量低用池和灵5.7V6.4V外接工作电源，标准电敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2所示。调节工作电流（即校准）时分别调节R（粗调）、R（中调）和R（细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调p1p2p3节工作电流。R是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当

7、温度n不同引起标准电池电动势变化时通过调节R，使工作电流保寺不变R被分nx成I（x1）、II（x0.1）和HI（x0.001）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应R的x电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知电动势或未 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致远笃行务实知电压。左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下“粗”铵钮，保护电阻和灵敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。K为标准电池和未知电动势的转换开关。2标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电动势E由相应的接线柱接。

8、xUJ31型电位差计的使用方法（1）将K置到“断”K置于“x1”档或“x10”档（视被测量值而定），分别21接上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电压）接于“未知1”（或“未知2”）。（2）根据温度修正公式计算标准电池的电动势的值，调节R的示值与其相nn等。将K置“标准档按下“粗按钮调节R、R和R，使灵敏电流2p1p2p3计指针指零，再按下“细”按钮，用R和R精确调节至灵敏电流计指针指零。p2p3此操作过程称为“校准”。将K置“未知1”（或“未知2”）位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘I、2II使灵敏电流计指零，再按下“细”按钮，精确调节读数转盘IIK吏灵敏电流计指零读数转盘I、I

9、I和II的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以K所用的倍1率，即为被测电动势（或电压）E。此操作过程称作“测量”。x【注意事项】实验前熟悉UJ31型直流电位差计各旋钮、开关和接线端钮的作用。接线路时注意各电源及未知电压的极性。检查并调整电表和电流计的零点，开始时电流计应置于其敏度最低档（X0.01档），以后逐步提高灵敏度档次。 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致远笃行务实检流计不能通过较大电流，因此，在C、D接入时，电键D按下的州间应尽量短。接线时，所有电池的正、负极不能接错，否则补偿回路不可能调到补偿状态。标准电池应防止震动、倾斜等，通过的电流不允

10、许大于5a,严禁用电压表直接测量它的端电压，实验时接通时间不宜过长；更不能短路。【实验内容与步骤】（1）取待测电阻丝，按照电路图连接电路。（2）电位差计的调零：将2打到标准，按下粗调旋钮，调节Ra1,Ra2使电位差示数为零然后弹起粗调旋钮安下细调旋钮，调节Ra3,使电位差示数重新调为零。（3）将K2打到未知1，读出此时已知电阻1=51欧姆的电压示数Ur1然后将K2打到未知2，读出此时未知电阻x两端的电压示数Urx，（4）重复步骤（2）（3）连续5次，总共测出6组数据，记录下来填入表格中。（5）用螺旋测微器测出电阻丝的直径并且连续测6次，记录下来填入表格中。（6）用20分度的游标卡尺测量电阻丝的

11、长度记为测量六次，记录下来填入表格中。 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致远笃行务实【误差分析】1、读数时产生的误差:由于细铁丝的直径很小在测量中会因为视觉产生读数误差，改善的方法一般是多次测量求平均值的方法。2、仪器本身带来的误差：在实验中应考虑电表千分尺等仪器本身具有的误差；改善的方法是在实验过程中尽量采用准确度等级高的仪器。3、外界环境影响带来的误差:主要指的是在正常条件下外磁场的干扰表指针机械回零工作其在规定的频率范围内等都会出现一些误差。4、实验方法带来的误差:在测量的过程中会出现因为测量的方法不当而产 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致