大学物理实验自主学习指南-习题及答案 ch03.docx

第三章电磁学实验

思考题

3.1

1.测量电流计内阻应注意什么？是否还有别的办法来测定电流计内阻？能否用欧姆定律来进行测定？能否用电桥来进行测定？

可以用欧姆定律，但要注意不要电流过大，不要超过电流计量程就行，可以只用已知电源、开关、电阻箱、被测电流计组成串联电路来测，电流I从表中得出，电阻箱电阻R直接读取，然后得出电阻箱承受的电压U=IR，再得出电表的电压u=U总-U，最后得电表电阻R表=u/I。

2.设计R=10kΩ的欧姆表现有两块量程100A的电流表其内阻分别为2500Ω和1000Ω，你认为选哪块较好？

略。

3.若要求制作一个线性量程的欧姆表，有什么方法可以实现？

用L317稳压IC制作一个可调恒流源，再配合电压表头使用即可，输出电流接被测电阻，电压表测量出电阻的电压与电阻大小成线性比例，具体的量程、换算、元件的取值由你根据实际情况而决定。

3.2

1.当采用安培计外接法，且RR时，相对误差值为R/R，试推导这一结果。

设电压表、电流表示数分别为U、I，

则实验测得的Rx‘=U/I

但考虑到电压表的分流作用，流过Rx的电流为（Rv/(Rv+Rx)）I，

则实际Rx=（(Rv+Rx)/Rv）U/I

所以误差δ=|Rx’-Rx|/Rx=Rx/Rv

2.比较100Ω电阻与白炽灯的伏安特性曲线，得出什么结论？

1.通过定值电阻的电流跟它两端的电压成正比；【U/I的值保持不变】

2.灯丝的电阻随温度的升高而增大；【U/I的值不断变化】

3.根据不同的伏安特性曲线的性质，相关电阻分别称为什么电阻？

电流比电压超前90度时是容性电阻，电流比电压滞后90度时是感性电阻，电流比电压相位相同时是纯阻性电阻。

4.从伏安特性曲线看欧姆定律，它对哪些元件成立？对哪些元件不成立？

纯电阻成立。

二极管、电感、电容、光敏电阻不成立。

3.3

1.当惠斯通电桥达到平衡后，若交换电源和检流计的位置，电桥是否仍然保持平衡？试证明之。

1.是的，因为电桥的平衡公式是对边电阻的乘积相等，这与电源和检流计接在哪里无关。其实，不管怎么交换，您会发现，检流计一侧的两臂的电阻都是低电阻的，而另一侧的两臂的电阻都是高电阻的，所以检流计中才会没有电流流过，即平衡。

2.单臂电桥用于测量比较大的电阻，而双臂电桥用于测量比较小的电阻（一般为10欧以下）。用单臂电桥测较小的电阻，会使得接触电阻和接线电阻的影响不可以忽略，难以达到准确测量，而用双臂电桥，较小的电阻采用四个端子，外侧的为电流端子，用来引入电流，靠内侧的为电位端子，其间的电阻为被测的电阻，连接线要粗一些，就解决了问题。另外，供电电源的容量要比较大，就是能够提供比较大的电流，用电流表监视电流，用可变电阻调节电流，因为被测的电阻小，需要通过比较大的电流才能产生比较明显的电压降，以供检流计来检测。

2.从原理并结合实践讨论一下双臂电桥与惠斯通电桥有哪些异同？

双臂电桥用来测量低电阻，因惠斯通电桥已将电表内阻对电路影响消除，而在测低阻值电阻时要将导线电阻与接触电阻对电路影响减小，因而对惠斯通电桥改进成开尔文双臂电桥。因为双臂电桥双臂伸出利用的是电压接头接的电阻分得电压，因而若电流接头若靠内，则测得的是被测电阻与接触电阻，因而偏大，惠斯通电桥是工作在平衡状态，常用来测量稳定状态下的电阻。而非平衡电桥，顾名思义，就是电桥工作在非平衡状态，电桥中的一个或一个以上的桥臂，往往是具有一定功能的变换元件，这些元件的电阻值可以随某一物理量的变化而变化。这样就可以通过测量变换元件阻值的变化来测定有关物理量的变化量，其实际意义并不在于测量电桥平衡态所对应的这一物理量的大小，而是在于测量引起电桥偏离平衡态的物理量的变化量。

3.什么是电桥灵敏度？如何测定灵敏度引入的误差？

电桥灵敏度是电桥测量技术的一个重要指标，电桥的灵敏度可以用电桥测量臂的单位相对变化量引出输出端电压或电流的变化来表示，测量电桥的桥臂电阻一般都应该按最大灵敏度来选择。

3.4

1.电位差计的灵敏度与哪些因素有关？

标准电阻R阻值细调不够带来的误差；

元件误差因元件问题而产生的仪器误差；

由于检流计灵敏度不够导致的误差由于工作电流不准确、不稳定导致的误差；

热电势产生的误差。

2.实验中若电位差计的检流计始终往一侧偏，则可能有哪些原因？

如果发现检流计指针总往一边偏的原因：电路无法补偿，比如正负极串联，或是一方电压过小。校准和测量两过程中通过辅助回路的电流为零。

3.怎样确定热电偶电动势的正负极？

热电偶的正负极有明显的颜色区分。

绿色的为正极，灰色的是负极。

K型热电偶具有线性度好、热电动势较大、灵敏度较高、稳定性和均匀性好、抗氧化性能强、价格便宜等优点，能用于氧化性、惰性气氛中。K型热电偶不能直接在高温下用于硫、还原性或还原、氧化交替的气氛中和