電位差計測金屬絲電阻率

1、一、 【實驗目的】1. 初步了解電位差計的結(jié)構,并學會正確使用；2了解并掌握電位差的工作原理補償原理。3能用電位差計進行電阻率的測定。4了解設計性實驗的工作方法，培養(yǎng)獨立工作的能力。5培養(yǎng)對物理實驗的興趣,為以后在物理上的發(fā)展打下基礎。二、 【實驗原理】 利用電位差計，通過補償原理，來測定未知電阻和已知電阻兩端的電壓，利用分壓原理，算出未知電阻的阻值，利用螺旋測微器和刻度尺測出電阻絲的長度和橫截面積的直徑，通過電阻率公式即可計算出電阻率。補償原理在圖1的電路中，設E0是電動勢可調(diào)的標準電源，Ex是待測電池的電動勢（或待測電壓Ux），它們的正負極相對并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計G，用來檢測回路中

2、有無電流通過。設E0的內(nèi)阻為r0；Ex的內(nèi)阻為rx。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為： 電位差原理如果我們調(diào)節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時I=0，回路無電流通過，即檢流計指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時稱電路的電位達到補償。在電位補償?shù)那闆r下，若已知E0的大小，就可確定Ex的大小。這種測定電動勢或電壓的方法就叫做補償法。 顯然，用補償法測定Ex，必須要求E0可調(diào)，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0還要在整個測量過程中保持穩(wěn)定，又能準確讀數(shù)。在電位差計中，E0是用一個穩(wěn)定性好的電池（E）加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。圖2中，由電源E、限流電阻R1以及均勻電阻絲RAD構成的回路

3、叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電阻RAD上產(chǎn)生均勻的電壓降。改變B、C之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與E0相似的作用。為了能夠準確讀出該電壓的讀數(shù)，使用一個標準電池進行校準。換接開關K倒向“1”端，接入標準電池ES，由ES、限流電阻R2、檢流計G和RBC構成的回路稱為校準回路。把B、C固定在適當?shù)奈恢茫ㄈ鐖D中的位置），設RBC=RS，調(diào)節(jié)R1（即調(diào)節(jié)I0），總可以使校準回路的電流為零，即RS上的電壓降與ES之間的電位差為零，達到補償。由歐姆定律可知：即 這一過程叫做電位差計的校準，又稱“工作電流的標準化”。測量Ex時，把換接開關投向“2”端，接入待測電池E

4、x。接入待測電池Ex，由Ex、限流電阻R2、檢流計G和RBC構成了測量回路。調(diào)節(jié)BC之間的距離，總可以找到另一位置BC，使測量回路的電流為零，即RBC上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測量回路達到補償。設此時RBC=Rx，于是有 可推導出出 以上這種調(diào)節(jié)補償?shù)姆椒ǎ凶觥岸髯冏琛闭{(diào)節(jié)法。 UJ361型電位差計的工作原理如圖3所示。圖中Ex是待測電動勢；ES是標準電池；RS是標準電阻；G是檢流計。 當把開關 K 擲向 aa 端時，標準電池 ES 所在回路接通，調(diào)節(jié)工作回路中的電阻 Rp，即改變通過標準電阻RS及RAB的電流，直至檢流計G的指針指零，此時利用公式 三、 【實驗儀器及介紹】UJ31

5、型電位差計、檢流計、滑線變阻器、直流電阻箱、標準電池、待測電池、穩(wěn)壓電源、單刀開關、單刀（雙刀）雙擲開關、待測電阻、 螺旋測微器、 刻度尺、 導線若干等。 UJ31型電位差計圖5.8.2 UJ31型電位差計面板圖UJ31型箱式電位差計是一種測量低電勢的電位差計，其測量范圍為(置檔)或（置檔）。使用外接工作電源，標準電池和靈敏電流計均外接，其面板圖如圖5.8.2所示。調(diào)節(jié)工作電流（即校準）時分別調(diào)節(jié)（粗調(diào)）、（中調(diào)）和（細調(diào)）三個電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準確地調(diào)節(jié)工作電流。是為了適應溫度不同時標準電池電動勢的變化而設置的，當溫度不同引起標準電池電動勢變化時，通過調(diào)節(jié)，使工作電流保持不變。被分成（）、

6、（）和（）三個電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標出對應的電壓值，電位差計處于補償狀態(tài)時可以從這三個轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動勢或未知電壓。左下方的“粗”和“細”兩個按鈕，其作用是：按下“粗”銨鈕，保護電阻和靈敏電流計串聯(lián)，此時電流計的靈敏度降低；按下“細”按鈕，保護電阻被短路，此時電流計的靈敏度提高。為標準電池和未知電動勢的轉(zhuǎn)換開關。標準電池、靈敏電流計、工作電源和未知電動勢由相應的接線柱外接。UJ31型電位差計的使用方法：（1）將置到“斷”，置于“”檔或“”檔（視被測量值而定），分別接上標準電池、靈敏電流計、工作電源。被測電動勢（或電壓）接于“未知1”（或“未知2”）。(2)根據(jù)溫度修正公式計算標準電池的電

7、動勢的值，調(diào)節(jié)的示值與其相等。將置“標準”檔，按下 “粗”按鈕，調(diào)節(jié)、和，使靈敏電流計指針指零，再按下 “細”按鈕，用和精確調(diào)節(jié)至靈敏電流計指針指零。此操作過程稱為“校準”。(3) 將置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、使靈敏電流計指零，再按下 “細”按鈕，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤使靈敏電流計指零。讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、和的示值乘以相應的倍率后相加，再乘以所用的倍率，即為被測電動勢（或電壓）。此操作過程稱作“測量”?！咀⒁馐马棥?.實驗前熟悉UJ31型直流電位差計各旋鈕、開關和接線端鈕的作用。接線路時注意各電源及未知電壓的極性。2檢查并調(diào)整電表和電流計的零點，開始時電流計應置于其敏度最

8、低檔（×0.01檔），以后逐步提高靈敏度檔次。3.檢流計不能通過較大電流，因此，在C、D接入時，電鍵D按下的時間應盡量短。4.接線時，所有電池的正、負極不能接錯，否則補償回路不可能調(diào)到補償狀態(tài)。5標準電池應防止震動、傾斜等，通過的電流不允許大于，嚴禁用電壓表直接測量它的端電壓，實驗時接通時間不宜過長；更不能短路。四、【實驗內(nèi)容與步驟】（1）取待測電阻絲，按照實驗電路圖連接電路。（2）電位差計的調(diào)零：先將K2打到標準，然后按下粗調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)R1,R2,使電位差示數(shù)為零，然后彈起粗調(diào)旋鈕，按下細調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)R3, 使電位差示數(shù)重新調(diào)為零。（3）電壓的測定：將K2打到未知1，讀出此時已知電阻R1=10歐姆的電壓示數(shù)U1,然后將K2打到未知2，讀出此時未知電阻Rx兩端的電壓示數(shù)Ux，（4）重復步驟（2）（3）連續(xù)5次，總共測出6組數(shù)據(jù)，記錄下來填入表格中。（5）其它數(shù)據(jù)的測定：用螺旋測微器測出電阻絲的直徑D，并且連續(xù)測6次，將數(shù)據(jù)記錄下來填入表格中。然后游標