物理实验的设计.docVIP

目 录 摘要 1 正文 1 1. 引言 1 2. 主体 2 1.1 物理思想 2 1.2 实验目的 2 1.3 实验仪器 2 1.4 实验原理 2 1.5 实验步骤 3 1.6 实验数据与处理 4 1.7 实验结论 6 1.8 注意事项 6 参考文献 6  干电池电动势及内阻的测定 摘要 本实验是通过对低压电位差计原理的理解，根据其原理-----补偿法，自行设计补偿电路，对干电池的电动势进行测量。得出电动势为1.68左右，相对误差为1.07%。而干电池内阻的测量，则采用串联分压原理，利用前一步得到的结果，对干电池内阻进行计算，得到内阻为0.108Ω左右。进而，对其进行不确定度的评估。两组实验从方法和其他影响因素上来讲，前者的相对误差较小，而后者则相对较大。 正文 引言 1799年，把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。干电池是一种伏打电池，利用某种吸收剂（如木屑或明胶）使内含物成为不会外溢的糊状。常照明、收音机等的电源 待测电池、电阻箱、滑线变阻器、直流稳压电源、检流计、开关、导线，但使用可调电源是不切实际的，因此，电位差计是利用分压的方法，使电动势E和一个大小可变的、且能准确知道的电位差来达到补偿。） 2、电位差计的工作原理：图1.2中E为待测电动势，E为工作电源，G为检流计，E为标准电池，它能保持稳定的电动势，但随温度而变化。 测量时，先将转换开关 “K”置于“标准”位置， 调节使检流计指“0”，则： （1） 这一步骤的目的是使工作 电流回路中的R流过一个标 准电流。 保持I不变，然后将“K”转换至“待测”位置，调节 Rx使检流计指“0”，则 （2） 由（1）（2）得： (3) 其中，EN是标准电动势（已知），若Rx、Ry已知，则可测得待测电池 的电动势Ex。 由于精密电阻R、R的准确度很高，标准电池的电动势准确稳定，检流计很灵敏，所用电源稳定，所以E的测量精度很高。此外，当补偿回路达到完全补偿时，回路中无电流，这表明测量时既不从标准电池中，也不从测量回路中吸取电流，因此，不改变被测回路的原有状态和电动势的值。亦可避免回路中导线电阻、标准电池内阻及被测回路等效内阻对测量准确度的影响。 实验步骤 干电池电动势的测量 如图1.2所示，连接电路（注意三个电源的极性）； 闭合开关S，开始时，使居中对电路进行保护，使开关K偏向标准回路，调节Ry，使检流计的示数为零，记下此时的电阻值； 将开光K偏向待测电路，调节Rx，使检流计示数为零，记下此时电阻值； 重复以上步骤，进行多次测量。 干电池内阻的测量 按图1.3连接线路，取R=1000欧姆。由欧姆定律： (4) 所以： (5) 已测知，只需测得电阻R两端的 电压U，由上式即可得r内。 实验数据与处理 数据记录 表-1 标准电阻及待测电阻的关系 Rn ∕ Ω 491 490 489 Rx∕Ω 560 544 544 ∕v 1.71 1.67 1.67 （其中标准电源电动势为En=1.5v） 表-2 路端电压与内阻的关系 Ur∕v 1.389 1.510 1.440 R∕Ω 0.8 0.5 0.7 r∕Ω 0.362 0.340 0.344 数据处理 电动势的计算 结果表达： 内阻的计算 结果表达： 实验结论 由实验结果可以得一般干电池的电动势为1.68V左右，内阻为0.108左右。本实验分别用补偿法和串联分压法测量干电池的电动势和内阻。由于方法的局限性及操作人的经验浅薄，使得实验的测量结果误差较大。由于方法造成的误差主要在内阻的测量结果，改进的方法则是可考虑用双臂电桥测低值电阻的方法。 注意事项 板键开关采用跃接法。 接线时，电源的正、负极不能接错。 测量过程中，要经常检查工作电流是否标准化。 实验完毕，仪器复原。 参考文献 王宏亮，郭文阁 ，刘颖刚等.大学物理实验[M].机械工业出版社.2009 赵丽华，倪永洲等.新编大学物理实验[M].浙江大学出版社.2007 杨术武主编.普通物理实验[M].高等教育出版社.1997 朱鹤年主编.基础物理实验教程[M].高等教育出版社.2003 张兆奎主编.大学物理实验[M].华东化工学院出版社.1990 杨术武，陈国英.大学物理