电位差计大学物理实验课件.ppt

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1、用十一线电位差计测量电动势,实验目的,1.学习“补偿法”在实验中的应用。2.掌握电位差计的工作原理及其进行测量的基本方法。3.学习对实验电路参数的估算及校准的方法。,实验仪器,FB322型电位差计实验仪和FB325型新型十一线电位差计,补偿法原理,电压表的测量原理：,实际测的是通过表头的电流，转换成电压值标出,电压表测电动势实际测的是端电压,因电动势有内阻,测的不是电动势！,电压表是由表头G（微安表）和分压电阻Rv组成,实验原理,补偿原理,Ig=0,因测量时，待测电动势有电流输出,加一电源（工作电源）,提供一反向电流,注意两者的方向,调节E0，使电路总电流为0,等效Ex无输出,补偿法原理图,工

2、作回路,校准回路,测量回路,工作电源,工作电流,待测电动势,检流计,标准电池,补偿原理,1、调工作回路,选定RN，调Rp使检流计电流为0,电路达到平衡补偿状态,I0RN=EN,（EN像似未接）,开关合向,2、测量,调Rx使检流计电流为0,（Ex像似未接）,I0Rx=Ex,注意：测量时，Rp不能变！工作回路的I0不变！,I0由3个电阻值和E0决定,I0由3个电阻值和E0决定,由11条电阻丝代替Rp、Rx和RN，且共用,每条电阻长1米，10。（新式的电位差计：等效长1米）,实际电路原理图,工作回路,校准回路,测量回路,RCDRN,RCDRx,因测量时，工作回路的I0是一定值,对工作回路，总电阻是定

3、值11线,I0RN=EN,I0Rx=Ex,E0确定I0确定,实验内容与步骤,测量干电池的电动势,才有,标定电位差计工作电流I0 标定E0,选定E0值,例：E0=2.2V,U0：每米的电压,1、电位差计工作电流I0的标定,电阻丝总长度为11米,根据需要，标定每米的电压为：U0V/m,十一线AB上的最大电压降为：,Vm=U0V/m11m=11U0（V）,Vm=0.2V/m11m=2.2V,例：每米电压降标定为0.2V/m，最大电压为：,量程：2.2（V）,Vm=0.3 V/m11m=3.3V,若：每米电压降标定为0.3 V/m，最大电压为：,量程：3.3（V）,即：量程为 11U0（V）,如何选量

4、程？,例：1.5V的干电池,若U0=0.1V/m，量程：1.1（V）过小，测不出,若U0=0.3V/m，量程：3.3（V）过大，误差大,U0=0.2V/m，量程：2.2（V）,量程要适中,2、校准,对于校准回路，I0=0时,例：0.2 V/m,EN,EN=RNI0=U0LCD=0.2LCD,标准电池是一种化学电池，由于其电动势比较稳定.,例：0.3 V/m,（1）计算EN对应的电阻丝长度,标准电动势：EN=1.0186 V,刻度盘：等效1m长电阻丝，分成,3、测量干电池的电动势,“C”接到“5”,刻度盘对准 0.093,100格,每格：0.01m,（2）将CD置于LCD标定值,注意：不要误作0

5、.93，否则将难以平衡,将刻度盘置0.093m,刻度盘的读数,右图的读数：,0.630m,类似游标卡尺读数,EN,因 EN=RNI0=U0LCD=0.2LCD,理论上检流计电流为0,若不为0，调E0，使检流计电流为0,先估算LCD测量,类似LCD标定,干电池的电动势：1.5V,3、测量,Ex,I0Rx=Ex=U0LCD测量=0.2LCD测量,理论上检流计电流为0,若不为0，调刻度盘，使检流计电流为0，记下读数,步骤：,接线,开关K1 K断开（或“分”），开关K、K：内接,接通总电源,调节E0，电压为“.”,检流计调0，量程先置最大档,打开,E0有粗调、细调,电源调2.20V，以满足所设量程,这

6、就是工作电路的调节,“C”接到“5”,刻度盘对准 0.093,将CD置于LCD标定值,虚线部分已接好,面板画虚线处表示已经连好的,连接校准回路,理论上，此时检流计电流应为0,开关K2合向EN,实际上，检流计电流一般不为0,调E，使检流计电流为0,注意：开始，检流计量程选最大，逐步减小。最后合上K3,之后，E不能再变！,校准电路的调节,先估算LCD测量,干电池的电动势：1.5V,“C”连接到“7”,测量,断开K2,刻度盘置：0.5,同样，先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程，最后合上K3,调节LCD测量，使检流计电流为0,调节LCD测量，使检流计电流为0,调节C点和刻度盘,开关K2

7、合向Ex,连接待测电动势Ex,记下测量值,LCD测量=,Ex=U0LCD测量=,4、测量干电池的内阻,选定R，如100欧,断开开关K2,（与测Ex类似：调节刻度盘，使检流计电流为0），测出E,E是Ex的端电压,通过R的电流,将R，与Ex并联,步骤,1、确定量程：11U0（V）,2、计算标准电动势对应的电阻丝长度（标准电动势：EN=1.0186 V）,=5.093m,3、将CD置于LCD标定值：“C”接到“5”，刻度盘置0.093,按P26图6接线：开关K1 K断开（或“分”），开关K、K：内接,4、接通总电源，,调节E0，电压为“.”,检流计调0，量程置最大档,打开,5、开关K2合向EN，,调

8、E，使检流计电流为0,先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程，最后合上K3,一、调工作电路,U0=0.2V/m,6、断开K2,同样，先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程，最后合上K3,7、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调节刻度盘），使检流计电流为0,估计LCD测量,置LCD测量值(C接“7”，刻度盘：0.5）,连接待测电动势Ex,8、记下此时刻度盘的数值LCD测量。,结果：,二、测电动势,LCD测量=,Ex=U0LCD测量=,三、测内阻,9、断开K2,同样，先将检流计量程选最大，断开K3调节时再逐步减小量程，最后合上K3,10、开关K2合向Ex，调节LCD测量（调

9、节刻度盘），使检流计电流为0,记下此时刻度盘的数值:LCD测量=,选定R 为100欧,11、与测Ex类似：调节刻度盘，使检流计电流为0，,将R，与Ex并联,思考：,1、什么是补偿原理？,2、为什么要先标定电位差计工作电流I0？,3、若待测电动势为3V，每米电压降标定应为多少？,4、测量时要注意什么？,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,