實(shí)驗(yàn)十三 電位計(jì)原理和應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)十三電位計(jì)原理和應(yīng)用第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月率η=ES/LabUab=ηLab，其中Lab為ab間電阻絲的長度，可在AB范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)并可讀；標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)ES已知且很準(zhǔn)確，這樣便可實(shí)現(xiàn)E0準(zhǔn)確并可連續(xù)調(diào)節(jié)。實(shí)際的測量是先根據(jù)待測電壓的約值，確定電位計(jì)的量程（即UAB），確定的原則是UAB比待測電壓Ex稍大且方便計(jì)算。由于AB長度已知，實(shí)際上確定UAB即是確定壓降率η。然后由Lab=ES/η確定ES的補(bǔ)償長度LS，在AB上取Lab=LS，調(diào)節(jié)R1使回路abM2M1電流為零，則η=ES/LS即為確定的η，這一過程稱為校準(zhǔn)電位計(jì)。圖二測量電壓EX時(shí)，只需將EX接入M1M2取代ES，調(diào)節(jié)Lab使回路abM2M1電流為零，Lab的長度即為EX的補(bǔ)償長度LX，則EX=ηLX。

第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月儀器結(jié)構(gòu)及測量方法

本實(shí)驗(yàn)采用11線電位計(jì)，其結(jié)構(gòu)和電路如圖三。電阻絲AB有11米長，盤繞在木板上兩排各五個(gè)插孔和一個(gè)接線柱上，每段長1米，最后1米下面安裝一把米尺，米尺上有可沿尺滑動(dòng)的扣鍵b，其刀口（按下即接觸電阻絲，松手即斷開。）和電阻絲的接觸處即為Lab的b端，滑動(dòng)扣鍵可實(shí)現(xiàn)Lab小數(shù)部分的調(diào)節(jié)；插頭a可插入任何插孔中，該處即為Lab的a端，選擇插孔可實(shí)現(xiàn)Lab的整數(shù)部分的調(diào)節(jié)。一、校準(zhǔn)電位計(jì)以本實(shí)驗(yàn)所測的最大電壓甲電池的電動(dòng)勢(shì)EX確定電位計(jì)的量程。EX標(biāo)稱值為1.5V，新電池最大可達(dá)1.65V。根據(jù)量程比待測電壓稍大且方便計(jì)算的原則，確定電位計(jì)的量程為2.2V，即η=0.2000v/m。按圖三，將K2倒向N1，即將ES接入M1M2，形成校準(zhǔn)回路。取LS=ES/η=1.0186v/0.2000v/m=5.0930m，調(diào)節(jié)R1使G示零，則η=0.2000v/m。圖三

第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、測量待測電壓Ex

按圖三，將Ex接入M1M2，將K2倒向N2，形成測量回路。調(diào)節(jié)ab的位置使G示零，則Ex=ηLx。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求一、校準(zhǔn)電位計(jì)按圖三，將K2倒向N1，取LS=5.0930m，調(diào)節(jié)R1使G示零，則η=0.2000v/m。二、測量甲電池電動(dòng)勢(shì)EX

按圖三，將甲電池接入M1M2，將K2倒向N2，調(diào)節(jié)ab的位置使G示零，讀取EX的補(bǔ)償長度LX，則EX=ηLX。測3次平均。三、測甲電池內(nèi)阻r、毫安表內(nèi)阻Rg及滿度電流I由圖四，調(diào)節(jié)R3(電阻箱)使mA表指滿刻度（10mA)，用電位計(jì)測UAB、UCB則UAB=ηLABUCB=ηLCB回路電流

I=ηLCB/R3甲電池內(nèi)阻r=(EX-UAB）/I=（LX-LAB）R3/LCB圖四

第4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

mA表內(nèi)阻Rg=（UAB-UCB）/I=（LAB-LCB）R3/LCB數(shù)據(jù)表格及測量結(jié)果LX（m)LAB（m）LCB（m）R3（Ω）

甲電池電動(dòng)勢(shì)EX=ηLX=mA表滿度電流I=ηLCB/R3=甲電池內(nèi)阻r=(LX-LAB）R3/LCB=mA表內(nèi)阻Rg=（LAB-LCB）R3/LCB=注：在補(bǔ)償情況不明時(shí)，置保護(hù)電阻R2最大，待接近補(bǔ)償時(shí)，置R2為零。

第5頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)十三：電位計(jì)原理和應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.學(xué)習(xí)電位計(jì)的補(bǔ)償原理，了解電位計(jì)的結(jié)構(gòu)2.用電位計(jì)測量電池的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻，測量毫安表的內(nèi)阻1）用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)電位計(jì)【實(shí)驗(yàn)原理】(是壓降率，即電阻絲每單位長度上的電壓降；是電阻絲的補(bǔ)償長度)第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2）各種測量(a)測量電池的電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)十三：電位計(jì)原理和應(yīng)用(b)測量A,B兩點(diǎn)間的電壓(d)測量回路中的電流(c)測量C,B兩點(diǎn)間的電壓【實(shí)驗(yàn)原理】第7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月2）各種測量(e)測量電池的內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)十三：電位計(jì)原理和應(yīng)用(f)測量電流計(jì)的內(nèi)阻【實(shí)驗(yàn)原理】第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月【實(shí)驗(yàn)步驟】1）用標(biāo)準(zhǔn)電池校準(zhǔn)電位差計(jì)，確定降壓率.3）測量A,B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(即測定其補(bǔ)償長度)4）測量C,B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(即測定其補(bǔ)償長度)

.2）測量干電池電動(dòng)勢(shì)(即測定其補(bǔ)償長度)第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月表1.校準(zhǔn)電位差計(jì)的數(shù)據(jù)123平均表2.各種測量的數(shù)據(jù)4.數(shù)據(jù)記錄與處理1.01865.0930.2000第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】(要求代入數(shù)據(jù)寫出中間計(jì)算步驟)甲電池電動(dòng)勢(shì)mA表滿度電流甲電池內(nèi)阻mA表內(nèi)阻第11頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

mA表內(nèi)阻Rg=（UAB-UCB）/I=（LAB-LCB）R3/LCB數(shù)據(jù)表格及測量結(jié)果LX（m)LAB（m）LCB（m）R3（Ω）

甲電池電動(dòng)勢(shì)EX=ηLX=mA表滿度電流I=ηLCB/R3=甲電池內(nèi)阻r=(LX-LAB）R3/LCB=mA表內(nèi)阻Rg=（LAB-LCB）R3/LCB=EX的相對(duì)誤差ΔEX/EX=Δη/η+ΔLX/LX=ΔES/ES+ΔLS/LS+ΔLX/LX=（ΔEX=0.0001ΔLS=ΔLX=0.0005m)

EX的絕對(duì)誤差ΔEX=（ΔEX/EX）EX測=EX的測量結(jié)果表達(dá)式EX=EX測±ΔE=mA表校準(zhǔn)結(jié)果ΔI=I-Im=|ΔI|/I=注：在補(bǔ)償情況不明時(shí)，置保護(hù)電阻R2最大，待接近補(bǔ)償時(shí)，置R2為零。