大学物理实验-电位差计测电阻率.docVIP

大学物理实验报告 专业班级： 姓 名: 学 号： 成 绩： 实验题目 电位差计测定电阻率 实 验 室 物理实验室 试验时间 实验类别 设 计 环 境 成 绩 指导教师 电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。本实验通过用电位差计对电阻的测定，掌握电位差计的使用。 【实验目的】 1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。 2.能用电位差计测定电阻率。 3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。 【试验原理】 1.补偿原理 在图1所示的电路中，EX是待测电源。是电动势可调的电源，EX与通过检流计并联在一起。调节的大小，当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即EX =，电路达到平衡。若已知平衡状态下的大小，就可以确定EX，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。 2．电位差的工作计原理 用电压表测量电源电动势EX，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。由于电源有内阻r，在电源内部不可避免地存在电位降I r，因而电压表的指示值只是电源端电压（U =EX -I r）的大小，它小于电动势。显然，只有当I=0时，电源的端电压U才等于电动势EX。电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。其原理如下图所示，它由两个回路组成，上部为工作回路，下部为补偿回路。当有一恒定的工作电流I流过电阻R时，改变滑动头C、D的位置，就能改变C、D间的电位差VCD的大小，测量时把滑动头C、D两端的电压VCD引出与未知电动势进行比较。 先接通，电流经过AB，在电阻丝上产生电压降落IR 如果接通可能出现3种情况： （1）时，G中有自右向左的电流； （2）时，G中有自左向右的电流； （3）=时，G中无电流； 达到第三种状态时，即称作补偿状态此时有 RnEK1 Rn E K1 K K3 Es Ex I R A B C D C D G G 固定,保持I不变，再用一个电动势替换适当缩小CD范围，使检流计不偏转则== 两式比较可得 = 由上可得应用补偿法测量电位差有以下优点： 被测电动势E的测量，只要测得RX与R之比即可。测量结果之准确性是依赖于标准电池的电动势及测量回路电阻的精度，由于标准电池及电阻一般可得较高之准确性,在应用恰当灵敏率的检流计条件下，能保证测量精度。 当完全补偿时，测量线路与被测线路无电流通过，故被测线路电动势不因接入测量电路而变化。 同理，如果要测量任一电路两点间的电位差，只要将待测两点接入补偿回路代替E，即可测出。 UJ-31型面板如图3所示，工作原理对应部分说明如下表格所示： 原理图 UJ-31型电位差计面板图 r1、r2、r3：电流调节盘 “校准”时旋转面板上三个粗、中、细调节盘，使检流计指零。 P：倍率选择开关 “测量”前根据被测电压的约值预先选定，让最大的一位测量盘用上。未知电压=测量盘读数×倍率（有×1或×10两档） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ：测量盘 测量未知电压用的粗、中、细调节盘，电位差计处于被偿状态可以从这三个转盘上读出未知电动势。 粗、细、短路开关 按下“粗”按钮时有保护电阻与检流计串联，按下“细”保护电阻不被短路。 S：操作步骤选择开关 进行“校准”时S旋至“标准”位置，“测量”时旋至“未知1”或“未知2”位置，不用时旋至“断”位置。 图3 UJ-31型电位差计面板示意图 【试验仪器】 UJ-31型直流低电势电位差计、A219型直流检流计、BC9а型饱和标准电池、游标卡尺、螺旋测微器、干电池盒（带干电池）、导线、带测电阻丝、电阻实验板等。 【实验内容】 电位差计的调整 参照图3连接电路，调节检流计的零点。 调节工作电流。 将转换开关S旋转到“标准”位置。“ QUOTE ”旋钮指示到1.0186V（此值为标准电池室温20℃时电动势值）。打开稳压电源，使工作电压处于6V。将电位差计按钮“粗”按下，调节 QUOTE 使检流计指示到“零”位置，松开“粗”按钮，按下“细”按钮，调节 QUOTE 再次使检流计指示到“零”位置，此时表示工作电流调整好。 2测量电阻丝电阻值. 按图4的线路接线。已知Rx=5.1Ω取Ra:Rb=1000:1。将P置于“1”位置。 （2）重新校准工作电流。 （3）测量电阻