電位差計(jì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

1、用用十一線電位差計(jì)測量電動(dòng)勢十一線電位差計(jì)測量電動(dòng)勢 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1.1.學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)“補(bǔ)償法補(bǔ)償法” 在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。 2.掌握電位差計(jì)的工作原理及其進(jìn)行測量的基掌握電位差計(jì)的工作原理及其進(jìn)行測量的基本方法。本方法。3.3.學(xué)習(xí)對實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)的估算及校準(zhǔn)的方法。學(xué)習(xí)對實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)的估算及校準(zhǔn)的方法。 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 FB322型型電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)儀和儀和FB325型新型十一型新型十一線電位差計(jì)線電位差計(jì) 補(bǔ)償法原理補(bǔ)償法原理 G vRgRU-+VErI電壓表的測量原理：電壓表的測量原理：實(shí)際測的是通過表頭的實(shí)際測的是通過表頭的電流電流，轉(zhuǎn)換成電壓值標(biāo)出轉(zhuǎn)換成電壓值

2、標(biāo)出電壓表測電動(dòng)勢電壓表測電動(dòng)勢實(shí)際測的是實(shí)際測的是端電壓端電壓因電動(dòng)勢有內(nèi)阻因電動(dòng)勢有內(nèi)阻I測的不是電動(dòng)勢！測的不是電動(dòng)勢！電壓表是由表頭電壓表是由表頭G（微安表）微安表）和分壓電阻和分壓電阻Rv組成組成實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理 IIIg=0因測量時(shí)，待測電因測量時(shí)，待測電動(dòng)勢有電流輸出動(dòng)勢有電流輸出加一電源（工作電源）加一電源（工作電源）提供一提供一反向反向電流電流注意注意兩者的方向兩者的方向調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)E0，使電使電路總電流為路總電流為0等效等效Ex無輸出無輸出補(bǔ)償法原理圖補(bǔ)償法原理圖 工作回路工作回路 校準(zhǔn)校準(zhǔn)回路回路測量測量回路回路工作電源工作電源工作電流工作電流待測電動(dòng)勢待測

3、電動(dòng)勢檢流計(jì)檢流計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電池電池 NE標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻 、NRXR標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻 、補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理 1、調(diào)工作回、調(diào)工作回路路選定選定RN，調(diào)調(diào)Rp使檢使檢流計(jì)電流為流計(jì)電流為0電路達(dá)到平衡補(bǔ)償狀態(tài)電路達(dá)到平衡補(bǔ)償狀態(tài) I0RN=EN（EN像似未接像似未接）開關(guān)合向開關(guān)合向 NE2、測量、測量調(diào)調(diào)Rx使檢流計(jì)電流為使檢流計(jì)電流為0（Ex像似未接）像似未接）I0Rx=ExxNxNEERR NNxxERRE 開關(guān)合向開關(guān)合向 xE注意：測量時(shí)，注意：測量時(shí)，Rp不能變！不能變！工作回路的工作回路的I0不變不變！I0由由3個(gè)電阻個(gè)電阻值和值和E0決定決定I0由由3個(gè)電阻個(gè)電阻值和值和E0決定決

4、定由由11條電阻絲代替條電阻絲代替Rp 、Rx和和RN，且共用且共用每條電阻長每條電阻長1米，米，10。（。（新式的電新式的電位差計(jì)：等效長位差計(jì)：等效長1米米）實(shí)際電路原理圖實(shí)際電路原理圖 工作回路工作回路校準(zhǔn)校準(zhǔn)回回路路測量測量回回路路RCDRNRCDRx因測量時(shí)，工作回路的因測量時(shí)，工作回路的I0是一定值是一定值對工作回路，總電阻對工作回路，總電阻是是定值定值11線線I0RN=ENI0Rx=ExNNxxERRE E E0 0確定確定I0確定確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟與步驟測量干電池的電動(dòng)勢測量干電池的電動(dòng)勢 才有才有標(biāo)定電位差計(jì)工作電標(biāo)定電位差計(jì)工作電流流I0 標(biāo)定標(biāo)定E E0 0選定選

5、定E E0 0值值例：例：E E0 0=2.2V=2.2VU0 ：每米的電壓：每米的電壓1 1、電位差計(jì)工作電流、電位差計(jì)工作電流I0的的標(biāo)定標(biāo)定電阻絲總長度為電阻絲總長度為1111米米 1100EU 根據(jù)需要，標(biāo)定每米的電壓為：根據(jù)需要，標(biāo)定每米的電壓為：U0V/mV/m十一線十一線ABAB上的最大電壓降為：上的最大電壓降為： V Vm m= =U0V/mV/m11m=1111m=11U0（V V）V Vm m=0.2V/m=0.2V/m11m=2.2V11m=2.2V例：每米電壓降標(biāo)定為例：每米電壓降標(biāo)定為0.20.2V/m V/m ，最大電壓為：最大電壓為：量程：量程：2.22.2（V

6、V）V Vm m=0.3 V/m=0.3 V/m11m=3.3V11m=3.3V若：每米電壓降標(biāo)定為若：每米電壓降標(biāo)定為0.3 0.3 V/m V/m ，最大電壓為：最大電壓為：量程：量程： 3.3 3.3（V V）即：量程為即：量程為 1111U0（V V）如何選量程？如何選量程？例：例：1.51.5V V的干電池的干電池若若U0=0.1V/m=0.1V/m，量程：量程：1 1.1.1（V V）過小，測不出過小，測不出若若U0 =0.3V/m =0.3V/m，量程：量程：3 3.3.3（V V）過大，誤差大過大，誤差大U0=0.2V/m=0.2V/m，量程：量程：2.22.2（V V）110

7、VU V/m14. 0115 . 1 量程要適中量程要適中2 2、校準(zhǔn)、校準(zhǔn)對于校準(zhǔn)回路，對于校準(zhǔn)回路，I I0=0=0時(shí)時(shí)例例：0.2 V/m0.2 V/mENEN=RNI0=U0LCD=0.2LCD0UELNCD 標(biāo)定m395. 33 . 00186. 1 標(biāo)定CDLm093. 52 . 00186. 1 標(biāo)準(zhǔn)電池是一種化標(biāo)準(zhǔn)電池是一種化學(xué)電池，由于其電學(xué)電池，由于其電動(dòng)勢比較穩(wěn)定動(dòng)勢比較穩(wěn)定. 例例：0.3 V/m0.3 V/m即即LCD=5.093m U0=0.2V/m（1 1）計(jì)算）計(jì)算EN對應(yīng)的電阻絲對應(yīng)的電阻絲長度長度標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢：標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢：EN=1.0186 V0UELNCD

8、標(biāo)定刻度盤：等效刻度盤：等效1m長電阻絲，分成長電阻絲，分成3 3、測量干電池的電動(dòng)勢、測量干電池的電動(dòng)勢 0UELNCD 標(biāo)定m093. 52 . 00186. 1 “C”接到接到“5”刻度盤對準(zhǔn)刻度盤對準(zhǔn) 0.093100格格每格：每格：0.01m（2 2）將）將CDCD置于置于L LCDCD標(biāo)定標(biāo)定值值注意：不要誤注意：不要誤作作0.930.93，否則，否則將難以平衡將難以平衡m093. 5 CDL將刻度盤將刻度盤置置0.093m刻度盤的讀數(shù)刻度盤的讀數(shù)右圖的讀數(shù)：右圖的讀數(shù)：0.630m類似游標(biāo)卡尺讀數(shù)類似游標(biāo)卡尺讀數(shù)ENm093. 52 . 00186. 1 0UELNCD 標(biāo)定因因

9、 EN= RNI0 = U0LCD=0.2LCD理論上理論上檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0若不為若不為0，調(diào)調(diào)E0，使檢使檢流計(jì)電流為流計(jì)電流為0先估算先估算LCD測量測量類似類似LCD標(biāo)定標(biāo)定m5 . 72 . 05 . 1CD 測量L干電池的電動(dòng)勢干電池的電動(dòng)勢 ：1.5Vm512. 7CD 測量L3、測量、測量ExI0Rx=Ex = U0LCD測量測量=0.2LCD測量測量理論上理論上檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0若不為若不為0，調(diào)調(diào)刻度盤刻度盤，使使檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0，記下讀，記下讀數(shù)數(shù)V502. 1m512. 72 . 0CD0 測量LUEx步驟：步驟： 接線接線開關(guān)開關(guān)K1 K斷開

10、（或斷開（或“分分”），開關(guān)），開關(guān)K 、K：內(nèi)接內(nèi)接接通總電源接通總電源調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)E0，電壓為電壓為“.”檢流計(jì)調(diào)檢流計(jì)調(diào)0，量程先置最大，量程先置最大檔檔打開打開E0有粗調(diào)、細(xì)調(diào)有粗調(diào)、細(xì)調(diào)電源調(diào)電源調(diào)2.20V，以滿足所設(shè)量程以滿足所設(shè)量程這就是這就是工作電工作電路的調(diào)路的調(diào)節(jié)節(jié)m093. 52 . 00186. 1 標(biāo)定CDL“C”接到接到“5”刻度盤對準(zhǔn)刻度盤對準(zhǔn) 0.093將將CDCD置于置于L LCDCD標(biāo)定標(biāo)定值值虛線部分虛線部分已接好已接好面板畫虛線處表面板畫虛線處表示已經(jīng)連好的示已經(jīng)連好的連接連接校準(zhǔn)校準(zhǔn)回路回路理論上，理論上，此時(shí)檢流此時(shí)檢流計(jì)電流應(yīng)計(jì)電流應(yīng)為為0開關(guān)開關(guān)K

11、2合向合向EN實(shí)際上，檢流計(jì)實(shí)際上，檢流計(jì)電流一般不為電流一般不為0調(diào)調(diào)E，使檢流使檢流計(jì)電流為計(jì)電流為0注意：開始，檢流計(jì)量程選最注意：開始，檢流計(jì)量程選最大，逐步減小。最后合上大，逐步減小。最后合上K3之后，之后，E不能再變！不能再變！2.18校準(zhǔn)電路校準(zhǔn)電路的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)先估算先估算LCD測量測量m5 . 72 . 05 . 1CD 測量L干電池的電動(dòng)勢干電池的電動(dòng)勢 ：1.5V“C”C”連接到連接到“7”“7”測量測量斷開斷開K2刻度盤置：刻度盤置： 0.52.18同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開K3調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后

12、合上K3調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)LCD測量測量，使，使檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)LCD測量測量，使，使檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)C點(diǎn)和刻度盤點(diǎn)和刻度盤開關(guān)開關(guān)K2合向合向Ex連接待測連接待測電動(dòng)勢電動(dòng)勢Ex記下測量值記下測量值LCD測量=Ex=U0LCD測量=4 4、測量干電池的內(nèi)阻、測量干電池的內(nèi)阻 EIRIrExR)EEE(I)EE(rXX選定選定R，如如100歐歐斷開開關(guān)斷開開關(guān)K2（與測與測Ex類似：調(diào)節(jié)刻度盤，類似：調(diào)節(jié)刻度盤，使檢流計(jì)電流為使檢流計(jì)電流為0），測出），測出EE是是Ex的的端電壓端電壓通過通過R的電流的電流將將R，與與Ex并聯(lián)并聯(lián)ExrE 步驟步驟1 1、確定量程：、

13、確定量程： 1111U0（V V）110VU 2 2、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢對應(yīng)的電阻絲、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢對應(yīng)的電阻絲長度長度 （標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢：（標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢：EN=1.0186 V ） 0UELNCD 標(biāo)定=5.093m3 3、將、將CDCD置于置于L LCDCD標(biāo)定標(biāo)定值：值：“C”接到接到“5”，刻度盤置，刻度盤置0.093按按P26圖圖6接線：接線：開關(guān)開關(guān)K1 K斷開（或斷開（或“分分”），開），開關(guān)關(guān)K 、K：內(nèi)接內(nèi)接4、接通總電源，、接通總電源，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)E0，電壓為電壓為“.”檢流計(jì)調(diào)檢流計(jì)調(diào)0，量程置最大檔，量程置最大檔打開打開5、開關(guān)、開關(guān)K2合向合向EN，調(diào)調(diào)E，使檢流計(jì)電流為使檢流計(jì)電

14、流為0先將檢流計(jì)量程選最大，斷開先將檢流計(jì)量程選最大，斷開K3調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上最后合上K3一、調(diào)工作電路一、調(diào)工作電路V/m14. 0115 . 1 U0=0.2V/m=0.2V/m6、斷開、斷開K2同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開K3調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上K37、開關(guān)、開關(guān)K2合向合向Ex，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)LCD測量測量（調(diào)節(jié)刻度盤調(diào)節(jié)刻度盤），使檢），使檢流計(jì)電流為流計(jì)電流為0估計(jì)估計(jì)LCD測量測量置置LCD測量測量值值(C接接“7”，刻度盤：刻度盤：0.50.5）連接待測電動(dòng)勢連接待測電動(dòng)勢Exm5 . 72 . 05 . 1CD 測量L8 8、記下此時(shí)刻度盤的數(shù)值、記下此時(shí)刻度盤的數(shù)值LCD測量測量。結(jié)果：結(jié)果：二、測電動(dòng)勢二、測電動(dòng)勢LCD測量=Ex=U0LCD測量=三、測內(nèi)阻三、測內(nèi)阻9、斷開、斷開K2同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開同樣，先將檢流計(jì)量程選最大，斷開K3調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上調(diào)節(jié)時(shí)再逐步減小量程，最后合上K310、開關(guān)、開關(guān)K2合向合向Ex，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)LCD測量測量（調(diào)節(jié)刻度盤調(diào)節(jié)刻度盤），使），使檢流計(jì)電流為檢流計(jì)電流為0 測量CD0LUE記下此時(shí)刻