大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、明致遠(yuǎn)篤行務(wù)實(shí) HYPERLINK http:/www.ccit www.ccit杠cElkc：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)-電位差計(jì)測金屬絲電阻率姓名：馬野班級(jí)：土木0944學(xué)號(hào)：0905411418指導(dǎo)教師：曹艷玲實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心明德致遠(yuǎn)駕行務(wù)實(shí)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)，正確使用電位差計(jì)；2掌握電位差的工作原理補(bǔ)償原理。3能用電位差計(jì)校準(zhǔn)電表和電阻率的測定。4學(xué)習(xí)簡單電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)獨(dú)立工作的能力。【實(shí)驗(yàn)原理】利用電位差計(jì)，通過補(bǔ)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，算出未知電的阻阻值，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

2、阻率公式即可計(jì)算出電阻率。補(bǔ)償原理rE在圖1的電路中，設(shè)E0是電動(dòng)勢可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電源，Ex是待測電池的電動(dòng)勢（或待測電壓Ux）,它們的1負(fù)極相對(duì)并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計(jì)G，用來檢測回路中低電流通過。設(shè)E0的內(nèi)阻為r0；Ex的內(nèi)阻為rx。根據(jù)歐姆定聿，回路的總電流為rE-EI=0 xr+r+R+R0 xg電位差原理如果我彳調(diào)節(jié)E0使E0和Ex相等，由（1式可知，此原理，回路無電流通過，即檢流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)稱電路的電位達(dá)到補(bǔ)償。在電位補(bǔ)明匿致遠(yuǎn)篤行務(wù)實(shí)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(dòng)勢或電壓的方法就叫做補(bǔ)償法。D2R2Ex圖2電位差計(jì)原理圖顯然用補(bǔ)償去測定Ex

3、,必須要求E0可調(diào),而且E0的最大值EOmaxEx,此外E0還要在整個(gè)測量過程中保持穩(wěn)定，又能準(zhǔn)確讀數(shù)。在電位差計(jì)中E0是用一個(gè)穩(wěn)定性好的電池(E)力口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(gòu)成的回路叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定勺工作電流I0,并在電阻RAD上產(chǎn)生均勻的電壓圣。改變B、C之間的距離，可以從中弓I出大小連續(xù)變化的電壓來，S到了與E0相似的乍用。為了能夠準(zhǔn)確讀出該電壓的讀數(shù)，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行校準(zhǔn)換接開關(guān)K倒向“1”接入標(biāo)準(zhǔn)電池ES,由ES、限流電阻2、檢流計(jì)G和RBC構(gòu)成的回路稱為校準(zhǔn)回路。把B、C固定在適當(dāng)?shù)奈恢?如圖的位

4、置)，設(shè)RBCRS,調(diào)節(jié)R1(即調(diào)節(jié)I0),總可以使校準(zhǔn)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(dá)到補(bǔ)償。www-ccitkedu.crt明番致遠(yuǎn)篤行簧實(shí)由歐姆定律可知：I二ES0R導(dǎo)10Rbc二10RS即2)這一過程叫做電位差計(jì)的校準(zhǔn)，又稱“工作電流的標(biāo)準(zhǔn)化”。測量Ex時(shí)，把換接開關(guān)投向端，接入待測電池Ex。接入待測電池Ex,由Ex、隔流電阻R2、檢流計(jì)G和RBC構(gòu)成了測量回路。調(diào)節(jié)BC之間的距離，總以找到另一位置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(dá)到補(bǔ)嘗。設(shè)此時(shí)RBC=x，于是E=IR=IR可推導(dǎo)e=.ex0BC0 x可推導(dǎo)xRS

5、S以上這種調(diào)節(jié)補(bǔ)嘗的方法，叫做“定流變阻”調(diào)節(jié)法。UJ361型電位差計(jì)的工作原!如圖3所示。圖中Ex是待測電動(dòng)勢；ES是標(biāo)準(zhǔn)電池RS是標(biāo)準(zhǔn)電阻G是檢流計(jì)。一1P圖3UJ-36a型電位差計(jì)電路圖當(dāng)把開關(guān)K擲向aa端時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電池ES所在回路接通，調(diào)節(jié)工作回，:碗軍亂縊卑配弋紐鈕莎7ChangchunInstituteofTechnology HYPERLINK http:/www.c www.c明S致遠(yuǎn)駕行務(wù)實(shí)路中的電aRp,即改變通過準(zhǔn)電阻RS及RAB的電流，直至檢流計(jì)G的指針指零此時(shí)利用公式Rx=Ux*Rs/Us【實(shí)驗(yàn)儀器】UJ31型電位差計(jì)檢流計(jì)滑線變阻器、直流電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測電池、穩(wěn)

6、壓電源、單刀開關(guān)、單刀（雙刀）雙擲開關(guān)、待測電阻、螺旋測微器、刻度尺、導(dǎo)線若干等。UJ31型電位差計(jì)UJ31型箱式電位差計(jì)是一種電勢的電位差計(jì)，其測量范圍1yV-17.1mV（K置x1檔）或1圖5.8.2UJ31型電位差計(jì)面板圖10rV-171mV（K置x10檔）。使一口+吊0Y+口7+：!標(biāo)準(zhǔn)檢流計(jì)5.7-6.4V未知1未知2測量低用池和靈5.7V6.4V外接工作電源，標(biāo)準(zhǔn)電敏電流計(jì)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(zhǔn)）時(shí)分別調(diào)節(jié)R（粗調(diào)）、R（中調(diào)）和R（細(xì)調(diào)）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準(zhǔn)確地調(diào)p1p2p3節(jié)工作電流。R是為了適應(yīng)溫度不同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢的變化而設(shè)置的，當(dāng)

7、溫度n不同引起標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢變化時(shí)通過調(diào)節(jié)R，使工作電流保寺不變R被分nx成I（x1）、II（x0.1）和HI（x0.001）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)R的x電壓值，電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)可以從這三個(gè)轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動(dòng)勢或未 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致遠(yuǎn)篤行務(wù)實(shí)知電壓。左下方的“粗”和“細(xì)”兩個(gè)按鈕，其作用是：按下“粗”銨鈕，保護(hù)電阻和靈敏電流計(jì)串聯(lián)，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度降低；按下“細(xì)”按鈕，保護(hù)電阻被短路，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度提高。K為標(biāo)準(zhǔn)電池和未知電動(dòng)勢的轉(zhuǎn)換開關(guān)。2標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源和未知電動(dòng)勢E由相應(yīng)的接線柱接。

8、xUJ31型電位差計(jì)的使用方法（1）將K置到“斷”K置于“x1”檔或“x10”檔（視被測量值而定），分別21接上標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源。被測電動(dòng)勢（或電壓）接于“未知1”（或“未知2”）。（2）根據(jù)溫度修正公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢的值，調(diào)節(jié)R的示值與其相nn等。將K置“標(biāo)準(zhǔn)檔按下“粗按鈕調(diào)節(jié)R、R和R，使靈敏電流2p1p2p3計(jì)指針指零，再按下“細(xì)”按鈕，用R和R精確調(diào)節(jié)至靈敏電流計(jì)指針指零。p2p3此操作過程稱為“校準(zhǔn)”。將K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I、2II使靈敏電流計(jì)指零，再按下“細(xì)”按鈕，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤IIK吏靈敏電流計(jì)指零讀數(shù)轉(zhuǎn)盤I、I

9、I和II的示值乘以相應(yīng)的倍率后相加，再乘以K所用的倍1率，即為被測電動(dòng)勢（或電壓）E。此操作過程稱作“測量”。x【注意事項(xiàng)】實(shí)驗(yàn)前熟悉UJ31型直流電位差計(jì)各旋鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時(shí)注意各電源及未知電壓的極性。檢查并調(diào)整電表和電流計(jì)的零點(diǎn)，開始時(shí)電流計(jì)應(yīng)置于其敏度最低檔（X0.01檔），以后逐步提高靈敏度檔次。 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致遠(yuǎn)篤行務(wù)實(shí)檢流計(jì)不能通過較大電流，因此，在C、D接入時(shí)，電鍵D按下的州間應(yīng)盡量短。接線時(shí)，所有電池的正、負(fù)極不能接錯(cuò)，否則補(bǔ)償回路不可能調(diào)到補(bǔ)償狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)電池應(yīng)防止震動(dòng)、傾斜等，通過的電流不允

10、許大于5a,嚴(yán)禁用電壓表直接測量它的端電壓，實(shí)驗(yàn)時(shí)接通時(shí)間不宜過長；更不能短路。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】（1）取待測電阻絲，按照電路圖連接電路。（2）電位差計(jì)的調(diào)零：將2打到標(biāo)準(zhǔn)，按下粗調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)Ra1,Ra2使電位差示數(shù)為零然后彈起粗調(diào)旋鈕安下細(xì)調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)Ra3,使電位差示數(shù)重新調(diào)為零。（3）將K2打到未知1，讀出此時(shí)已知電阻1=51歐姆的電壓示數(shù)Ur1然后將K2打到未知2，讀出此時(shí)未知電阻x兩端的電壓示數(shù)Urx，（4）重復(fù)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）用螺旋測微器測出電阻絲的直徑并且連續(xù)測6次，記錄下來填入表格中。（6）用20分度的游標(biāo)卡尺測量電阻絲的

11、長度記為測量六次，記錄下來填入表格中。 HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致遠(yuǎn)篤行務(wù)實(shí)【誤差分析】1、讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的誤差:由于細(xì)鐵絲的直徑很小在測量中會(huì)因?yàn)橐曈X產(chǎn)生讀數(shù)誤差，改善的方法一般是多次測量求平均值的方法。2、儀器本身帶來的誤差：在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)考慮電表千分尺等儀器本身具有的誤差；改善的方法是在實(shí)驗(yàn)過程中盡量采用準(zhǔn)確度等級(jí)高的儀器。3、外界環(huán)境影響帶來的誤差:主要指的是在正常條件下外磁場的干擾表指針機(jī)械回零工作其在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)等都會(huì)出現(xiàn)一些誤差。4、實(shí)驗(yàn)方法帶來的誤差:在測量的過程中會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闇y量的方法不當(dāng)而產(chǎn) HYPERLINK http:/www.c www.ccitucKu.亡rt明a致