物理學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 補(bǔ)償法在物理實驗中的應(yīng)用

1、河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 二一一年五月三十日目錄目錄1補(bǔ)償法在物理實驗中的應(yīng)用20 引 言21 電壓補(bǔ)償法22 電流補(bǔ)償法53 光程補(bǔ)償法64 用補(bǔ)償法減小外界環(huán)境對實驗的影響74.1 對稱操作補(bǔ)償法74.2 散熱補(bǔ)償法94.3 電阻的溫度補(bǔ)償105

2、 結(jié)論10參考文獻(xiàn)11致 謝12河西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告13文獻(xiàn)綜述17補(bǔ)償法在物理實驗中的應(yīng)用摘要：在普通物理實驗中，補(bǔ)償法的應(yīng)用十分普遍，常見的有溫度補(bǔ)償法、光程補(bǔ)償法、電壓補(bǔ)償法等，有關(guān)的文獻(xiàn)中這些方法已經(jīng)有詳盡的敘述，本節(jié)結(jié)合實例進(jìn)一步闡述了補(bǔ)償法在完善物理實驗設(shè)計、減小實驗系統(tǒng)誤差中的應(yīng)用，并歸納、總結(jié)了補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：物理實驗補(bǔ)償法；校正；系統(tǒng)誤差A(yù)bstract:In the ordinary physics experiments, compensation method has been widely used.We often use these meth

3、ods:temperature compensation method、optical path compensation method、voltage compensation law and so on. These methods have detailed narration in related textbooks.This section with practical examples, expounds the compensation method in perfecting physically experimental design、reduce the applicati

4、on of experiment system error and induction and summarizes the advantages of compensation method. Keywords：physically experiment compensation act;correction; system error0 引言在物理實驗的測量過程中，由于各種原因，如電表內(nèi)阻的存在、光程的不對稱等，使原有測量狀態(tài)受到影響。補(bǔ)償法就可以制造另一種因素去補(bǔ)償不合理因素的影響，使這種影響減弱或?qū)y量無影響。補(bǔ)償法大多用在補(bǔ)償測量和補(bǔ)償校正系統(tǒng)誤差兩個方面，在測量中是一種常用的精密測

5、量方法，它可以精確地測量某些物理量。1電壓補(bǔ)償法我們知道，任何電源都有一定的內(nèi)阻，測量電源兩極間的電位差時，與電源構(gòu)成通路，內(nèi)阻上就有電壓降落，因此，伏特表上指示的數(shù)值不是電源的電源電動勢，而是它的端電壓。同樣用伏特表測量電路上兩點(diǎn)的電壓時，由于伏特表中總有點(diǎn)流通過，不可能不影響原來電壓值的測量，要想準(zhǔn)確的測量電動勢或電壓，就必須想辦法消除這些誤差。電位差計就是利用電壓補(bǔ)償原理測量電動勢或電位差的儀器。對于一段具有一定電壓的電路（或電源），并聯(lián)上一個可調(diào)電源（也可以是分壓電路的一部分），當(dāng)可調(diào)電源的電壓與電路上的電壓（或電動勢的電勢）相等時，并聯(lián)回路中的電圖1-1 電壓補(bǔ)償原理流為零,稱為電壓

6、補(bǔ)償原理，如圖1-11所示。電壓補(bǔ)償原理的主要應(yīng)用就是測量電源的電動勢，但不是圖1-1所示原理圖的簡單應(yīng)用。因為圖1-1并沒有解決如何準(zhǔn)確讀出可調(diào)電源的電壓，只要加檢測儀表，就會影響補(bǔ)償狀態(tài)。解決這一難題的辦法是實行二次補(bǔ)償：先用一個已知的電壓（電動勢）與可調(diào)電源進(jìn)行補(bǔ)償，然后在相同條件下對待測電源進(jìn)行補(bǔ)償，將兩次補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行比較，即可求出待測電源電動勢。用作已知電壓的電源為標(biāo)準(zhǔn)電池，其電動勢為1.0186V。實用的補(bǔ)償電路如圖1-2所示。圖1-2所示的電路包括兩個部分：有工作電源E、電阻箱和電阻絲AB（實驗中的電位補(bǔ)償板）構(gòu)成的工作回路和由未知電源、檢流計G、滑線變阻器R和滑動點(diǎn)M、N間的電

7、阻組成的補(bǔ)償回路。改變M、N的位置可得到不同的電位差,若調(diào)節(jié)M、N在某一位置時，檢流計中無電流流過，則表明 圖1-2 電壓補(bǔ)償實驗裝置（1-1）若此時通過AB的電流為，則，故（1-1）式為（1-2）先把開關(guān)K合向，固定為某一個數(shù)值，調(diào)整M、N兩點(diǎn)的位置（也可以先固定M、N兩點(diǎn)的位置，改變的值），使檢流計的指示值為零，這時，設(shè)MN端的電阻為，則AB中的電流為（1-3）在保持電流不變（不要改變）的情況下不，將開關(guān)K合向，改變M、N兩點(diǎn)的位置，使檢流計G的指示值再次為零。這時兩點(diǎn)的新位置、間的電阻為，電壓，而 （1-4）則（1-5）由（1-3）式和（1-5）式兩式可得（1-6）由于電阻絲AB各處的截

8、面積相等，電阻率也相同，故兩次的電阻之比等于兩次長度之比，設(shè)與這兩個電阻值對應(yīng)的電阻絲長度分別為和，則（1-6）式化為（1-7）結(jié)果表明利用二次電壓補(bǔ)償可以將對電阻的測量轉(zhuǎn)化為對長度的測量。2電流補(bǔ)償法a）當(dāng)我們在一電路中串入電流表測量其電流時，往往由于電流表的內(nèi)阻而使測量值較原電路的真實值為?。ㄈ鐖D2-1）。為此我們可以設(shè)計如圖2-2所示電路圖。圖2-1 圖2-2在這個電路中多了一個回路，且原回路通過檢流計G的電流方向正好與第二個回路通過檢流計的方向相反。這樣做的目的，就是用第二個回路的電流將原回路通過檢流計的電流“補(bǔ)償”使得通過檢流計的電流為零，從而檢流計兩端的電流相等，就相當(dāng)于B、C兩點(diǎn)

9、接在一起，此時原回路中的電流值就是需要測量的真實電流值。顯然，第二個回路中的電流值與之相等。這樣，電流表A中所顯示的電流值就是真是測量結(jié)果，且較為直接。在實驗中，只需調(diào)整變阻，使得檢流計的指針為零，就可達(dá)到測量的目的。b）電流補(bǔ)償實驗的方法和結(jié)果，電流補(bǔ)償實驗實際使用的電路如圖2-3，圖中就相當(dāng)于圖2-2中的；并聯(lián)的、阻值較小，目的是起到微調(diào)的作用，使得檢流計的調(diào)零更為方便；與檢流計串接的電阻和電鍵K都是保護(hù)檢流計的，使之不會被沖擊電流損壞。當(dāng)然圖2-3應(yīng)很大，我們用的是7800的。另外，變阻器的變化范圍要大一些，同時第二個回路電源的應(yīng)大于原回路的，且要相當(dāng)穩(wěn)定（這可以由一個穩(wěn)壓電源來提供）。

10、只有這樣，才能保證第二個回路通過檢流計的電源足以“補(bǔ)償”掉原回路的電流。為了得到令人滿意的結(jié)果，還應(yīng)要求檢流計有很高的靈敏度，同時還應(yīng)在小電流的情況下進(jìn)行測量比較。用電流補(bǔ)償法和直接用電流表的測量比較。我們做這個實驗時，是在50mA左右進(jìn)行測量的，所用的檢流計是靈敏度很高的AC5/4型直流指針式檢流計，而電源不過用的是1.5V的半舊干電池，但測量的結(jié)果與理論相符，令人滿意（見表2-1、2-2）表2-1 用電流補(bǔ)償法測量的結(jié)果測量次數(shù)1234545.345.245.345.245.2表2-2 直接用電流表測量的結(jié)果測量次數(shù)1234542.542.642.542.542.6最后應(yīng)說明一下，測量前，

11、最好先直接用電流表分別測量兩個回路的電流，調(diào)整使得兩電流值相近，再按圖2-3接好電路，然后調(diào)整或，以達(dá)到目的。這樣做既避免了沖擊電流，調(diào)零又方便。由電流補(bǔ)償法的原理和測得的結(jié)果可以看出，電流補(bǔ)償法的結(jié)果是比較“直接”可信的。3光程補(bǔ)償法邁克爾遜干涉儀是光學(xué)實驗中最常用的精密測量儀器之一。在這個實驗裝置中有2塊材料相同、厚度均勻且相等的平行玻璃片和。在的一個表面鍍有半透明的薄銀層，而稱為補(bǔ)償板5。補(bǔ)償板是邁克爾遜干涉儀中一個非常重要的器件，安裝玻璃片的目的是補(bǔ)償光程，補(bǔ)償兩相干光束因通過玻璃片次數(shù)不同而引起的附加光程，從而形成一系列同心等傾干涉圓環(huán)。若拿掉補(bǔ)償板后，由于兩臂光程不對稱，光程差將發(fā)

12、生變化，就不能觀察到形狀隨光程差變化的等傾干涉原圖樣。可見，補(bǔ)償法的運(yùn)用使實驗裝置更加完善合理。另外，補(bǔ)償法在工程技術(shù)方面也有著廣泛的應(yīng)用，比如獲得零磁場環(huán)境，溫度補(bǔ)償傳感器等等。4 用補(bǔ)償法減小外界環(huán)境對實驗的影響物理實驗總是在某一特定環(huán)境中完成的,環(huán)境對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響是難免的。例如力學(xué)中接觸面的摩擦和空氣的阻力、熱學(xué)實驗中實驗系統(tǒng)與外界的熱交換、電學(xué)實驗中溫度對電阻的影響等。在設(shè)計實驗時,均應(yīng)考慮怎樣消除或減小這些影響。4.1 對稱操作補(bǔ)償法在實驗中設(shè)計增加一些因素,用補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ窒驕p小那些難以避免的外界條件的影響。以下對在氣墊導(dǎo)軌上驗證牛頓第二定律實驗作出具體分析。該實驗是大學(xué)物理

13、實驗中最基本的驗證性實驗。實驗中影響測量的主要因素是空氣阻力,有關(guān)文獻(xiàn)介紹了對空氣阻力的影響進(jìn)行定量的修正,可以提高測量的精確度。為了避開空氣阻力的影響,也可以設(shè)計測量一組對稱的空氣阻力作用,以達(dá)到相互抵消即補(bǔ)償?shù)淖饔脕硖岣邷y量的精確度。如圖4-1所示,設(shè)質(zhì)量為m 的滑塊在傾斜的氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動,A、B為光電門,b為阻尼常數(shù),滑塊向右下滑動時有： （4-1）滑塊向左上滑動時有 （4-2）若則以上兩式相加可得 （4-3）顯然,令，則F和a呈線性關(guān)系,這里的空氣阻力通過設(shè)計的滑塊向上和向下的對稱補(bǔ)償?shù)靡缘窒?故不必再考慮空氣阻力的影響,從而可以達(dá)到校正實驗中的系統(tǒng)誤差,提高測量精度的目的7。具體做法

14、是：將導(dǎo)軌一端墊高h(yuǎn)后,使滑塊由導(dǎo)軌左端某點(diǎn)C由靜止開始下滑,經(jīng)最右端的緩沖彈簧彈到點(diǎn)D靜止,則每次從C靜止下滑時,記錄彈回向左運(yùn)動的數(shù)據(jù)。同時,為了使必須在C, D之間選擇合適的某點(diǎn)E,從該點(diǎn)靜止下滑時記錄向右運(yùn)動的數(shù)據(jù)。此外,在物理實驗的設(shè)計和操作中,會出現(xiàn)由于某些待測物理量分布的不對稱或?qū)嶒炘O(shè)計的操作不對稱使系統(tǒng)測量的誤差增大的情況,如果對這些不對稱的物理量增加對稱的測量,將不對稱的操作設(shè)計成對稱的操作,這樣就可使不對稱在一定條件下變?yōu)閷ΨQ分布,從而使系統(tǒng)誤差中的兩部分相互補(bǔ)償而抵消,以有效地減小實驗的誤差。如在精密稱衡時，由于天平橫梁的左右臂有少許差異，由此而引入的系統(tǒng)誤差就要通過對稱

15、操作補(bǔ)償法來減小。設(shè)天平橫梁左臂長，右臂長先將質(zhì)量為m的物體放于左盤上稱量，右盤加砝碼，橫梁水平，然后對調(diào)位置，左盤加上砝碼，橫梁水平，式（4-4）必成立。（4-4） （4-5）由式（4-4）和（4-4）可得令，則有考慮到，將上式展開并取一階近似有8（4-6）式（4-6）即為待測物質(zhì)量，這樣就減少了由于天平左右兩臂不等而引入的系統(tǒng)誤差。圖4-1 補(bǔ)償法驗證牛頓第二定律示意圖圖4-2混合法測固體比熱容的散熱補(bǔ)償原理4.2散熱補(bǔ)償法用混合法測量物質(zhì)比熱或熔解熱的實驗是將實驗系統(tǒng)作為一個理想的絕熱系統(tǒng)來處理的,但由于實驗過程對混合物質(zhì)質(zhì)量配置和初溫設(shè)置的要求都比較苛刻,且系統(tǒng)的過程散熱較難控制,因此

16、,考慮到數(shù)據(jù)分析時系統(tǒng)吸熱和放熱與實際過程的不對稱,通常用散熱補(bǔ)償法對該實驗進(jìn)行散熱修正。散熱補(bǔ)償法是采用系統(tǒng)混合過程向環(huán)境散熱與向環(huán)境吸熱相互抵消的原理,用作圖法來分析并使整個混合過程系統(tǒng)與環(huán)境的熱量交換趨于零。即控制量熱器的初溫高于室溫, 混合后的末溫低于室溫,并使（-）大體上等于（-）。在如圖4-2所示的溫- 時曲線中,室溫線位于整條溫- 時曲線的稍偏下方,當(dāng)系統(tǒng)溫度與室溫之差小于20范圍時利用牛頓冷卻定律有根據(jù)曲線積分的幾何意義,若面積,則可保證。這樣就能使吸熱和放熱相互補(bǔ)償并由此可確定出較合理的初溫和末溫。實驗過程要注意和的數(shù)值不宜比室溫相差過多（控制在2-3左右即可）,因為溫度過低

17、可能使量熱器附近的溫度降到零點(diǎn),致使量熱器外側(cè)出現(xiàn)凝結(jié)水,而在溫度升高后這些凝結(jié)水蒸發(fā)時將散失較多的熱量，否則就難以確定出合理的初、末溫度。4.3電阻的溫度補(bǔ)償在有些電學(xué)實驗中,要求有較準(zhǔn)確的電阻值,而一般電阻的阻值都是隨溫度的升高而變大的,這樣就會影響實驗結(jié)果。解決這個問題的方法就是用熱敏元件來作相應(yīng)的補(bǔ)償。最簡單的方法是將一個熱敏元件與電阻并聯(lián),當(dāng)溫度升高時電阻的阻值就變大,熱敏元件的阻值變小,這樣總電阻就得到補(bǔ)償從而使之基本不變。由于很多半導(dǎo)體元件對溫度比一般電阻更加敏感,因此溫度補(bǔ)償電路在電子線路中得到普遍應(yīng)用。5結(jié)論（1） 電位差計是根據(jù)補(bǔ)償法設(shè)計出的一分壓裝置，它將被測電壓和標(biāo)準(zhǔn)電

18、動勢加以比較。的值僅取決于電阻比及標(biāo)準(zhǔn)電動勢，因而利用補(bǔ)償法能夠達(dá)到較高的測量準(zhǔn)確度。（2） 用補(bǔ)償法“校準(zhǔn)”和“測量”時，檢流計兩次均指零，表明測量時既不從回路內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢源（通常用標(biāo)準(zhǔn)電池）中吸取電流，也不從測量回路中吸取電流。因此，補(bǔ)償法不改變被測回路的原有狀態(tài)及電壓等參量，同時可避免測量回路中，導(dǎo)線電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池的內(nèi)阻及被測回路中等效內(nèi)阻對測量準(zhǔn)確度影響，這是補(bǔ)償法測量準(zhǔn)確度較高的另一原因。（3） 通過以上幾個方面對運(yùn)用補(bǔ)償法實例的分析與討論，充分證明了補(bǔ)償法是一種行之有效的解決物理問題的好辦法。但需要指出的是并不是所有的難以解決的物理問題都能用補(bǔ)償法來解決，要具體問題具體分析，不能

19、盲目的補(bǔ)償，否則不但不能解決實際問題還可能導(dǎo)出錯誤的結(jié)論。參考文獻(xiàn)1趙維義.大學(xué)物理實驗教程M.清華大學(xué)出版社,2007.11(103-108)2張雄,王黎智,馬力.物理實驗設(shè)計與研究M.科學(xué)出版社,2001(127-130)3丁益民,徐揚(yáng)子.大學(xué)物理實驗基礎(chǔ)與綜合部分M科學(xué)出版社,2008(108-111)(250-256)4唐文強(qiáng),韋名德,楊端.大學(xué)物理實驗M.北京理工大學(xué)出版社,2007.2 5周殿清,張文炳,馮輝.基礎(chǔ)物理實驗M.科學(xué)出版社,20096張志東,魏懷鵬,展永.大學(xué)物理實驗（第二版)M.科學(xué)出版社,2007(162-166)7吳鋒,李端勇.大學(xué)物理實驗基本篇（第二版）M.科

20、學(xué)出版社,2009(39)(83-92)8朱莉.大學(xué)物理實驗M.吉林人民出版社,2005.7(90-97)9 王克強(qiáng),潘玲珠.通用物理實驗M.中山大學(xué)出版社,2005.2(18)(65-70)致謝時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！河西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告論 文 題 目補(bǔ)償法在物理實驗中的應(yīng)用作 者姓名姜 康所屬專業(yè)、年級物理與機(jī)電工程學(xué)院物理系07級3班指 導(dǎo) 教 師韓振海預(yù)計字?jǐn)?shù)5000開題日期選題的

21、根據(jù)：1）說明本選題的理論、實際意義2）綜述有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解在測量過程中，由于各種原因，如電表內(nèi)阻的存在、光程的不對稱等，使原有測量狀態(tài)受到影響。補(bǔ)償法就可以制造另一種因素去補(bǔ)償不合理因素的影響，使這種影響減弱或?qū)y量無影響。補(bǔ)償法大多用在補(bǔ)償測量和補(bǔ)償校正系統(tǒng)誤差兩個方面，在測量中是一種常用的精密測量方法，它可以精確地測量某些物理量。補(bǔ)償法的應(yīng)用十分普遍，常見的有溫度補(bǔ)償法、光程補(bǔ)償法、電壓補(bǔ)償法等，有關(guān)的文獻(xiàn)中這些方法已經(jīng)有詳盡的敘述，本節(jié)將要結(jié)合實例進(jìn)一步闡述補(bǔ)償法在完善物理實驗設(shè)計、減小實驗系統(tǒng)誤差中的應(yīng)用，并歸納、總結(jié)補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)。主要內(nèi)容及其主要的研究方法：1）主要

22、內(nèi)容： a.電壓補(bǔ)償法:詳細(xì)介紹電壓補(bǔ)償法原理，理論分析結(jié)合實驗研究，得出電壓補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)。b.電流補(bǔ)償法：介紹電流補(bǔ)償法原理，比較補(bǔ)償法測電流和伏安法測電流，得出結(jié)論。 c.光程補(bǔ)償法：介紹光程補(bǔ)償法的主要應(yīng)用，即邁克爾遜干涉儀的工作原理。d.用補(bǔ)償法減小外界環(huán)境對實驗的影響：舉例說明對稱操作補(bǔ)償法、散熱補(bǔ)償法、電阻的溫度補(bǔ)償法，各自的補(bǔ)償原理。e.結(jié)論：總結(jié)出補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)。2）研究方法：理論分析各種物理實驗補(bǔ)償法，比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)，針對不同的問題應(yīng)用不同的補(bǔ)償法來解決，力求使結(jié)果精確；通過實驗研究驗證理論分析。完成期限和采取的主要措施：完成期限：2010.122011. 6.1主要措施：1

23、、查閱有關(guān)資料，熟悉選題要求。 2、整理資料，定下初稿。 3、理論分析結(jié)合實驗研究。主要參考資料：1趙維義.大學(xué)物理實驗教程M.清華大學(xué)出版社,2007.11(103-108)2張雄,王黎智,馬力.物理實驗設(shè)計與研究M.科學(xué)出版社,2001(127-130)3丁益民,徐揚(yáng)子.大學(xué)物理實驗基礎(chǔ)與綜合部分M科學(xué)出版社,2008(108-111)(250-256)4唐文強(qiáng),韋名德,楊端.大學(xué)物理實驗M.北京理工大學(xué)出版社,2007.2 5周殿清,張文炳,馮輝.基礎(chǔ)物理實驗M.科學(xué)出版社,20096張志東,魏懷鵬,展永.大學(xué)物理實驗（第二版)M.科學(xué)出版社,2007(162-166)7吳鋒,李端勇.大

24、學(xué)物理實驗基本篇（第二版）M.科學(xué)出版社,2009(39)(83-92)8朱莉.大學(xué)物理實驗M.吉林人民出版社,2005.7(90-97)指導(dǎo)教師意見：簽 名：年 月日教研室意見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日系（部） 意 見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月日文獻(xiàn)綜述0 引文測量過程中，由于各種原因，如電表內(nèi)阻的存在、光程的不對稱等，使原有測量狀態(tài)受到影響。補(bǔ)償法就是可以制造另一種因素去補(bǔ)償不合理因素的影響，使這種影響減弱或?qū)y量無影響。補(bǔ)償法大多用在補(bǔ)償測量和補(bǔ)償校正系統(tǒng)誤差兩個方面，在測量中是一種常用的精密測量方法，它可以精確地測量某些物理量。1補(bǔ)償測量法若某測量系統(tǒng)受某種作用產(chǎn)生A效應(yīng)，同時受另一種同類作用產(chǎn)

25、生B效應(yīng)，若果B效應(yīng)的存在使A效應(yīng)顯示不出來，就叫B對A進(jìn)行了補(bǔ)償。在普通物理實驗中，補(bǔ)償法的應(yīng)用十分普遍，常見的有溫度補(bǔ)償法、光程補(bǔ)償法、電壓補(bǔ)償法等，有關(guān)的教科書中這些方法已經(jīng)有詳盡的敘述，本節(jié)結(jié)合實例闡述了補(bǔ)償法在完善物理實驗設(shè)計、減小實驗系統(tǒng)誤差中的應(yīng)用并歸納、總結(jié)了補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)。1.1補(bǔ)償測量設(shè)系統(tǒng)中A效應(yīng)的量值為測量對象，但由于物理量A不能直接測量或難以測準(zhǔn)，就用人為方法制造出一個B效應(yīng)與A補(bǔ)償，制造B效應(yīng)的原則是B效應(yīng)的量值應(yīng)易于測量或已知。這樣，用測量B效應(yīng)的方法求出A效應(yīng)。完整的補(bǔ)償測量系統(tǒng)由待測裝置、補(bǔ)償裝備、測量裝置和指零裝置組成。待測裝置產(chǎn)生待測效應(yīng)，要求待測量盡量穩(wěn)定

26、，便于補(bǔ)償。補(bǔ)償裝置產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)，要求補(bǔ)償量值準(zhǔn)確，達(dá)到設(shè)計精度。測量裝置將待測量與補(bǔ)償量聯(lián)系起來進(jìn)行比較。指零裝置是一個比較器，由它來指示待測量與補(bǔ)償量是否達(dá)到完全補(bǔ)償。只有補(bǔ)償裝置所用儀器和示零裝置的精度足夠高才能使補(bǔ)償測量具有足夠高的精度。電位差計和電橋均屬補(bǔ)償測量。但要注意，由于待測量和補(bǔ)償量要進(jìn)行比較，所以補(bǔ)償法又包含了比較法。用電勢差計測量電源電動勢，就是采用補(bǔ)償法的典型例子。當(dāng)用電壓表直接測量干電池的電動勢時，由于干電池內(nèi)阻的存在，不可避免的要產(chǎn)生電勢降落，電壓表測出的不是干電池的電動勢而是端電壓。若用一個電勢可調(diào)的電源與待測電動勢反串聯(lián)，并在電路中接入檢流計，調(diào)節(jié)使檢流計指針指

27、零，這時兩個電源電動勢大小相等，方向相反。即用已知的標(biāo)準(zhǔn)電動勢去抵消了待測電動勢，使測量電路處于“補(bǔ)償”狀態(tài)，補(bǔ)償狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)電動勢的值就等于待測電動勢的值。另外如電流補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、光程補(bǔ)償?shù)龋诰軠y量和自動控制中也被廣泛采用。1.2 補(bǔ)償法校正系統(tǒng)誤差測量中，往往由于存在某些不合理因素而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，且無法排除。于是人們想辦法制造另一種因素去補(bǔ)償不合理因素，使得這種影響消失、減弱或?qū)y量結(jié)果無影響，這個過程就是用補(bǔ)償法校正系統(tǒng)誤差。2 電源電動勢電動勢是描述電源性質(zhì)的重要物理量。電源的電動勢是和非靜電力的功密切聯(lián)系的。所謂非靜電力，主要是指化學(xué)力和磁力。在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極板

28、移到正極板時要對電荷做功，這個做功的物理過程是產(chǎn)生電源電動勢的本質(zhì)。非靜電力所做的功，反映了其他形式的能量有多少變成了電能。因此在電源內(nèi)部，非靜電力做功的過程是能量相互轉(zhuǎn)化的過程。電源的電動勢正是由此定義的，即非靜電力把正電荷從負(fù)極移到正極所做的功與該電荷電量的比值，稱電源的電動勢。用公式表示為EWq。由上式可知，電動勢的物理意義為，在電源內(nèi)部，非靜電力把單位正電荷從負(fù)極移送到正極時所做的功。電動勢與電勢差（電壓）是容易混淆的兩個概念。前面已講過，電動勢是表示非靜電力把單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極所做的功；而電勢差則表示靜電力把單位正電荷從電場中的某一點(diǎn)移到另一點(diǎn)所做的功。它們是完全不同

29、的兩個概念。電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓，是靜電力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功。電源的電動勢對一個固定電源來說是不變的，而電源的路端電壓卻是隨外電路的負(fù)載而變化的。它的變化規(guī)律服從含源電路的歐姆定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為，式中U為路端電壓，Ir為電源的內(nèi)電壓，也叫內(nèi)壓降。對于確定的電源來說，電動勢E和內(nèi)電阻r都是一定的，從上式可以看出，路端電壓U跟電路中的電流有關(guān)系。電流I增大時，內(nèi)壓降Ir增大，路端電壓U就減??；反之，電流I減小時，路端電壓U就增大。在電源放電的情況下，當(dāng)外電路中沒有反電動勢時，路端電壓UIR（R是外電路的總電阻）。根據(jù)含源電路的歐姆定律可得，即電流I

30、的大小隨外電阻R而變化。因此，路端電壓U也隨外電阻R而變化。R增大時，I減小，U增大；R減小時，I增大，U減小。當(dāng)外電路斷開時，R變?yōu)闊o限大，I 變?yōu)榱?，?nèi)壓降Ir也變?yōu)榱悖@時路端電壓等于電源的電動勢。但是不能認(rèn)為路端電壓一定小于電動勢。在電源被充電時，電源內(nèi)部的電流是從電源正極流向負(fù)極，內(nèi)壓降的方向與電動勢的方向相反，電源的電動勢是反電動勢，這時路端電壓等于電動勢與內(nèi)壓降之和，即U=E+Ir，路端電壓大于電動勢。3系統(tǒng)誤差（Systematic error）系統(tǒng)誤差又叫做規(guī)律誤差。它是在一定的測量條件下，對同一個被測尺寸進(jìn)行多次重復(fù)測量時，誤差值的大小和符號（正值或負(fù)值）保持不變；或者在條

31、件變化時，按一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差的來源有以下方面：（1）儀器誤差這是由于儀器本身的缺陷或沒有按規(guī)定條件使用儀器而造成的。如儀器的零點(diǎn)不準(zhǔn)，儀器未調(diào)整好，外界環(huán)境（光線、溫度、濕度、電磁場等）對測量儀器的影響等所產(chǎn)生的誤差。（2）理論誤差（方法誤差）這是由于測量所依據(jù)的理論公式本身的近似性，或?qū)嶒灄l件不能達(dá)到理論公式所規(guī)定的要求，或者是實驗方法本身不完善所帶來的誤差。例如熱學(xué)實驗中沒有考慮散熱所導(dǎo)致的熱量損失，伏安法測電阻時沒有考慮電表內(nèi)阻對實驗結(jié)果的影響等。（3）個人誤差這是由于觀測者個人感官和運(yùn)動器官的反應(yīng)或習(xí)慣不同而產(chǎn)生的誤差，它因人而異，并與觀測者當(dāng)時的精神狀態(tài)有關(guān)。系統(tǒng)誤差有些是定值的，如儀器的零點(diǎn)不準(zhǔn)，有些是積累性的，如用受熱膨脹的鋼質(zhì)米尺測量時，讀數(shù)就小于其真實長度。需要注意的是，系統(tǒng)誤差總是使測量結(jié)果偏向一邊，或者偏大，或者偏小，因此，多次測量求平均值并不能消除系統(tǒng)誤差。電腦在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，也會有誤差，如在處數(shù)據(jù)型字段的時候，由于處理位數(shù)的不一樣，所得結(jié)果是有誤差的，與我們計算中采用四舍五入法得出的結(jié)果類似。4 補(bǔ)償法的最新應(yīng)用一、EWB-D型低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置：適用于交流50 Hz、額定電壓在660 V以下，負(fù)載功率變化較大，對電壓波動和功率因數(shù)有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業(yè)。二、EG