电位差计大学物理实验..ppt

用十一线电位差计测量电动势 实验目的 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 实验仪器 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 - + VE 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=ENI0Rx=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 理论上， 此时检流 计电流应 为0 开关K2 合向EN 实际上，检流计 电流一般不为0 调E，使检流 计电流为0 注意：开始，检流计量程选最 大，逐步减小。

最后合上K3 之后，E不能再变！ 2.18 校准电路 的调节 先估算LCD测量 干电池的电动势 ：1.5V “C”连接到 “7” 测量断开K2 刻度盘置： 0.5 2.18 同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3 调节LCD测量，使 检流计电流为0 调节LCD测量，使 检流计电流为0 调节C点和刻度盘 开关K2 合向Ex 连接待测 电动势Ex 记下测量值 LCD测量= Ex=U0LCD测量= 4、测量干电池的内阻 选定R，如 100欧 断开开关K2 （与测Ex类似：调节刻度盘， 使检流计电流为0），测出E’ E’是Ex的 端电压 通过R的电流 将R，与Ex 并联 Ex r 步骤 1、确定量程： ０～11U0（V） 2、计算标准电动势对应的电阻丝长度 （标准电动势：EN=1.0186 V ） =5.093m 3、将CD置于LCD标定值：“C”接到“5”，刻度盘置0.093 按P26图6接线：开关K1～ K４断开（或“分”），开关K５ 、K６：内接 4、接通总电源， 调节E0，电压为“２.２０”Ｖ 检流计调0，量程置最大档打开Ｋ１ 5、开关K2合向EN，调E，使检流计电流为0 先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程，最 后合上K3 一、调工作电路 U0=0.2V/m 6、断开K2 同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3 7、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调节刻度盘），使检 流计电流为0 估计LCD测量 置LCD测量值(C接“7”，刻度盘：0.5） 连接待测电动势Ex 8、记下此时刻度盘的数值LCD测量。

结果： 二、测电动势 LCD测量= Ex=U0LCD测量= 三、测内阻 9、断开K2 同样，先将检流计量程选最大，断开K3 调节时再逐步减小量程，最后合上K3 10、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调节刻度盘），使检 流计电流为0 记下此时刻度盘的数值: L’CD测量= 选定R 为100欧 11、与测Ex类似：调节刻度盘，使检流计电流为0， 将R，与Ex并联 思考： 1、什么是补偿原理 ？ 2、为什么要先标定电位差计工作电流I0？ 3、若待测电动势为3V，每米电压降标定应为多少？ 4、测量时要注意什么？ 。