电位差计大学物理实验剖析.ppt

用十一线电位差计测量电动势 实验目的 实验仪器 * * 1.学习“补偿法” 在实验中的应用。 2.掌握电位差计的工作原理及其进行测量的基本方法。 3.学习对实验电路参数的估算及校准的方法。 FB322型电位差计实验仪和FB325型新型十一线电位差计 补偿法原理 G U - + V E r I 电压表的测量原理： 实际测的是通过表头的电流， 转换成电压值标出 电压表测电动势——实际测的是端电压 因电动势有内阻 I 测的不是电动势！ 电压表是由表头G（微安表） 和分压电阻Rv组成 实验原理 补偿原理 I I Ig=0 因测量时，待测电动势有电流输出 加一电源（工作电源） 提供一反向电流 注意两者的方向 调节E0，使电路总电流为0 等效Ex无输出 补偿法原理图 ①工作回路 ②校准回路 ③测量回路 工作电源 工作电流 待测电动势 检流计 标准电池 标准电阻 、 标准电阻 、 补偿原理 1、调工作回路 选定RN，调Rp使检流计电流为0 电路达到平衡补偿状态 I0RN=EN （EN像似未接） 开关合向 2、测量 调Rx使检流计电流为0 （Ex像似未接） I0Rx=Ex 开关合向 注意：测量时，Rp不能变！——工作回路的I0不变！ I0由3个电阻值和E0决定 I0由3个电阻值和E0决定 由11条电阻丝代替Rp 、Rx和RN，且共用 每条电阻长1米，10Ω。（新式的电位差计：等效长1米） 实际电路原理图 工作回路① 校准回路② 测量回路③ RCD→→RN RCD→→Rx 因测量时，工作回路的I0是一定值 对工作回路，总电阻是定值——11线 I0RN=EN I0Rx=Ex E0确定——I0确定 实验内容与步骤 测量干电池的电动势 才有 标定电位差计工作电流I0 →标定E0 →选定E0值 例：E0=2.2V U0 ：每米的电压 1、电位差计工作电流I0的标定 电阻丝总长度为11米 根据需要，标定每米的电压为：U0V/m 十一线AB上的最大电压降为： Vm=U0V/m×11m=11U0（V） Vm=0.2V/m×11m=2.2V 例：每米电压降标定为　0.2V/m ，最大电压为： 量程：０～2.2（V） Vm=0.3 V/m×11m=3.3V 若：每米电压降标定为　0.3 V/m ，最大电压为： 量程：０～ 3.3（V） 即：量程为 ０～11U0（V） 如何选量程？ 例：1.5V的干电池 若U0=0.1V/m，量程：０～1.1（V）过小，测不出 若U0 =0.3V/m，量程：０～3.3（V）过大，误差大 U0=0.2V/m，量程：０～2.2（V） 量程要适中 2、校准 对于校准回路，I0=0时 例：0.2 V/m EN EN=RNI0 =U0LCD=0.2LCD 标准电池是一种化学电池，由于其电动势比较稳定. 例：0.3 V/m 即LCD=5.093m U0=0.2V/m （1）计算EN对应的电阻丝长度 标准电动势：EN=1.0186 V 刻度盘：等效1m长电阻丝，分成 3、测量干电池的电动势 “C”接到“5” 刻度盘对准 0.093 100格 每格：0.01m （2）将CD置于LCD标定值 注意：不要误作0.93，否则将难以平衡 将刻度盘置0.093m 刻度盘的读数 右图的读数： 0.630m 类似游标卡尺读数 EN 因 EN= RNI0 = U0LCD=0.2LCD 理论上检流计电流为0 若不为0，调E0，使检流计电流为0 先估算LCD测量 类似LCD标定 干电池的电动势 ：1.5V 3、测量 Ex I0Rx=Ex = U0LCD测量=0.2LCD测量 理论上检流计电流为0 若不为0，调刻度盘，使检流计电流为0，记下读数 步骤： 接线 开关K1～ K４断开（或“分”），开关K５ 、K６：内接 接通总电源 调节E0，电压为“２.２０”Ｖ 检流计调0，量程先置最大档 打开Ｋ１ E0有粗调、细调 电源调2.20V，以满足所设量程 这就是工作电路的调节 “C”接到“5” 刻度盘对准 0.093 将CD置于LCD标定值 虚线部分已接好 面板画虚线处表示已经连好的 连接校准回路 * * * * *