1實驗名稱電橋法測中、低值電阻一.目的和要求1.掌握用平衡電橋法測量電阻的原理和方法;2.學會自搭電橋，且用互換法測量電阻來減小和修正系統(tǒng)誤差;3.學會使用QJ-23型惠斯登電橋測量中值電阻的方法;4.學會使用QJ-42型凱爾文雙臂電橋測量低值電阻的方法;.實驗原理直流平衡電橋的基本電路以以下圖所示。圖中

RA,RB

稱為比率臂，

Rs為可調(diào)的標準電阻，稱為比較臂，

Rx為待測電阻。在電路的對角線（稱為橋路）接點

BC之間接入直流檢流計，作為平衡指示器，用以比較這兩點的電位。調(diào)治

Rs的大小，當檢流計指零時，

B，C兩點電位相等

UAC

UAB；UCD

U

BD

，即IARA

IBRB；

IXRX

ISRS。由于檢流計中無電流，所以

IA

I

X

，IB

IS，獲取電橋平衡條件RxRARs。RB三.實驗儀器直流電源，檢流計，可變電阻箱，待測電阻，元器件插座板，QJ24a型惠斯登直流電橋，QJ42型凱爾文雙臂電橋，四端接線箱，螺旋測微計四.實驗方法按實驗原理圖接好電路；依照先粗調(diào)后細調(diào)的原則，用反向逐次逼近法調(diào)治，使電橋逐漸趨向平衡。在調(diào)治過程中，先接上高值電阻Rm，防范過大電流損壞檢流計。當電橋湊近平衡時，合上KG以提高橋路的矯捷度，進一步細調(diào)；用箱式惠斯登電橋測量電阻時，所采用的比率臂應(yīng)使有效數(shù)字最多。五.數(shù)據(jù)記錄與解析互換法研究自搭電橋的系統(tǒng)誤差RA/RB=100/100RB/RA=100/100RS儀σRSR’S儀σRS’-R(Ω)R’(Ω)(Ω)(Ω)(Ω)(Ω)SSRX2RX32121RS儀＝(0.001RS0.002m)，其中RS是電阻箱示值，m是所用轉(zhuǎn)盤個數(shù)，RSRSRS儀，RXRSRS，1RS2RS2RS3RX2RSRRSR2RSRSSS所以RX2297.80.1，RX31995.40.8不同樣比率臂對測量結(jié)果的影響RA/RBRS(Ω)RX1(Ω)結(jié)論100/100比率臂越小，有效數(shù)100/1000字位數(shù)越多，測量結(jié)100/10000果越精確。用箱式惠斯登電橋測量電阻RX比率CRS(Ω)RX(Ω)結(jié)果RX15098比率臂C的采用應(yīng)使有效數(shù)字X22990位數(shù)最多，從而提高測量精度RRX3119901990用開爾文電橋測量低值電阻銅棒平均直徑d＝（多次測量取平均）（末讀數(shù)－初讀數(shù)）銅棒長度/mm電阻值/10-3Ω電阻RL4L，由以下圖中的擬合直線得出斜率40.00609，d2k2Sd232則電阻率dk7.56108m44六.解析談?wù)擃}當惠斯登電橋平衡后，若互換電源與檢流計地址，電橋可否仍保持平衡試說明之。答：電橋仍保持平衡。在互換電源與檢流計地址前，電橋平衡條件為

Rx

RA

Rs，互RB換地址后的電橋線路以下。在新橋路內(nèi)，若

Ig

0，檢流計無電流經(jīng)過，

A，D兩點電位相等。則有

UCA

UCD

,U

AB

UDB;I

A

IB

,Ix

Is，所以有

IARA

IxRx;I

BRB

IsRs的關(guān)系。這樣

RA

/RB

Rx/Rs。即

Rx

RA

Rs就是互換地址前的平衡條件。所以電橋仍保持RB平衡。2實驗名稱靜電場測繪一.目的與要求學習用模擬法測繪靜電場的分布。加強對電場強度和電勢的看法。.實驗原理由于靜電實驗條件苛刻且不牢固，而穩(wěn)恒電流的電場和相應(yīng)的靜電場的空間是一致的，在必然的條件下，能夠用穩(wěn)恒電流的電場來模擬測繪靜電場。靜電場與穩(wěn)恒電流場的對應(yīng)關(guān)系為靜電導體上的電荷±Q

場

極間電流

穩(wěn)恒電流場I電場強度

E

電場強度

E介電常數(shù)

電導率電位移D=E電流密度J=E無荷區(qū)EdS0無源區(qū)EdS0電勢分布2U0電勢分布2U0依照上表中的對應(yīng)關(guān)系可知，要想在實驗上用穩(wěn)恒電流場來模擬靜電場，需要滿足下面三個條件：⑴電極系統(tǒng)與導體幾何形狀同樣或相似。⑵導電質(zhì)與電介質(zhì)分布規(guī)律同樣或相似。⑶電極的電導率遠大于導電質(zhì)的電導率，以保證電極表面為等勢面。以無量長同軸柱狀導體間的電場為例，來談?wù)搩烧叩牡刃?。設(shè)真空靜電場中圓柱導體A的半徑為a，電勢為Ua；柱面導體B的內(nèi)徑為b，且B接地。導體單位長度帶電±（即線密度）。依照高斯定理，在導體A、B之間與中心軸距離為r的任意一點的電場大小為電勢為導體A的電勢可表示為

E0r(1)2Ulnb（2）20rUa2lnb（3）0a于是在距中心r處UrUalnblnb（4）ra此時的場強為Er1Ualnb（5）ra將A、B間充以電阻率為ρ、厚度為的平均導電質(zhì)，不改變其幾何條件及A、B的電位，則在A、B之間將形成穩(wěn)恒電流場。設(shè)場中距中心線r點處的電勢為U，在r處寬度為dr的導電質(zhì)環(huán)的電阻為dRdrdr（6）s2rlnb從r到b的導電質(zhì)的電阻為RrbdR（7）r2r電極A、B間導電質(zhì)的總電阻為R2lnb（8）a由于A、B間為穩(wěn)恒電流場，則URr（9）UaR即UUalnblnb（10）ra比較（10）和（4）式可知，電流場中的電勢分布與靜電場中完滿同樣，能夠用穩(wěn)恒電流場模擬描繪靜電場。依照（4）能夠?qū)С鰎b或bUrUaaranb1nnUrUa（11）三.實驗儀器靜電場描繪儀，坐標紙。四.實驗操作步驟1.測量長的同軸圓柱體間的電場分布。（1）依照實驗面板提示，選擇檢流計法，調(diào)整好儀器，選Ua10V。（2）搬動探針，分別取測量電位Ur為1V，3V，5V三個等勢面，每組平均分布8點等勢點，測出各等勢點的坐標，并列表記錄，將數(shù)據(jù)輸入電腦辦理，獲取測量半徑r測（對應(yīng)有三個測量半徑）。（3）將三個等勢面的ri，并與（11）式的理論值r理比較，并求百分誤差。2.測量平行輸電線間的電場分布（1）依照實驗面板提示，選擇電壓法，調(diào)整好儀器，仍選Ua10V；（2）搬動探針，分別取測量電位Ur為1V，3V，5V，7V，9V三個等勢面，每組平均分布8點等勢點，曲率較大出取點應(yīng)稍密。五.數(shù)據(jù)記錄同軸電纜電流場模擬同軸圓柱帶電靜電場等勢圓測繪1）電極半徑：正極a5.00mm，負極b75.00mm2）等勢點坐標坐標1V等勢點坐標3V等勢點坐標5V等勢點坐標序號X1(cm)Y1(cm)X2(cm)Y2(cm)X3(cm)Y3(cm)12345678同軸電纜電流場模擬同軸圓柱帶電體靜電場等勢圓測繪橫軸：1cm：1.00cm縱軸：1cm：1.00cm13.0012.0011.0010.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.000.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.011.012.013.014.000000各等勢圓的圓心坐標和半徑計算結(jié)果電勢值(V)135X0(cm)Y0(cm)pR(cm)（3）等勢圓理論半徑的計算及比較b依照（11）式rba

r測r理Ur及E100%，Uar理當Ur1V時，r15.72cm，E1.9%；當Ur3V時，r33.33cm，E1.5%；當Ur5V時，r51.94cm，E4.1%；平行輸電線電流場模擬等值異號點電荷靜電場等勢線簇測繪六.解析談?wù)擃}依照測繪的等勢線和電場線的分布，試解析哪些地方場強較強，那些地方場強較弱答：依照（11）式，電場強度的大小E與半徑r成反比，越湊近內(nèi)電極A，電場越強，電場線越密。2.對電極和導電紙的電導率各有什么要求，為什么兩者相互接觸的要求對實驗結(jié)果有什么影響，為什么答：導電紙的電導率應(yīng)較小，

而電極的電導率遠大于導電紙的電導率，

以保證電極表面為等勢面，3實驗名稱剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量（扭擺）一.實驗要求與目的用扭擺測定多種形狀物理的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)；觀察剛體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系；考據(jù)平行軸定理；二.實驗原理將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過θ角。在彈簧恢復(fù)力矩作用下，物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運動。依照虎克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩Ｍ與所轉(zhuǎn)過的角度θ成正比，即k（1）式中：ｋ為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。依照轉(zhuǎn)動定律Ｍ＝Ｉβ（式中，Ｉ為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量，為角加速度）得MI（2）令2kI，忽略軸承摩擦阻力矩，由式（１）d2kdt2I

、式（２）得2上述方程表示扭擺運動為簡諧振動，角加速度與角位移成正比，且方向相反。此方程的解Acos(t);式中：Ａ為簡諧振動的角振幅；為初相位角；ω為圓頻率。此簡諧振動的周期2IT2k（3）由式（３）可知，只要實驗測得物體扭擺的搖動周期，并在Ｉ和ｋ中任何一個量已知時即可計算出另一個量。本實驗測量形狀規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量，它的質(zhì)量和幾何尺寸經(jīng)過分具直接測量獲取，再算出本儀器彈簧的ｋ值。若要測定其他形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量，只要將待測物體布置在本儀器頂部的各種夾具上，測定其搖動的周期，由式（３）即可算出該物體繞轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。理論解析證明，若質(zhì)量為ｍ的物體繞經(jīng)過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量為I0時，當轉(zhuǎn)軸平行搬動距離ｘ時，則此物體對新軸的轉(zhuǎn)動慣量變成I0＋mx2。這就是轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。三.實驗內(nèi)容與步驟1.實驗內(nèi)容1）熟悉儀器的構(gòu)造和使用方法。2）測定扭擺彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。3）測定塑料圓柱體、金屬圓筒、木球與金屬細桿的轉(zhuǎn)動慣量，并與理論計算值對照較，求百分誤差。4）改變滑塊在細桿的地址，考據(jù)轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。實驗步驟（1）分別測出圓柱體直徑，圓筒內(nèi)外徑以及細桿長度，并分別測出它們的質(zhì)量。①圓柱體直徑、圓筒內(nèi)外徑、球體直徑及細桿長度測量3次，取平均值；其中，圓柱體直徑、圓筒外徑和細桿長度用大游標卡尺測量，圓筒內(nèi)徑用小游標卡尺測量。②圓柱體、圓筒、球體及細桿的質(zhì)量用電子天平測量1次.2）物盤、圓柱體、圓筒、球體和細桿的搖動周期。①調(diào)整扭擺基座底腳螺釘，使水平儀中氣泡居中。②裝上金屬載物盤，并調(diào)整光電探頭的地址使載物盤上擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射紅外線的小孔。使用轉(zhuǎn)動慣量測試儀測定搖動周期T0；使用累積放大法測量10個周期，測量3次，取平均值。③將塑料圓柱體、金屬圓筒垂直放在載物盤上，測定其搖動周期T1、T2，使用累積放大法測量10個周期，測量3次，取平均值。④取下載物金屬盤，裝上木球，測定搖動周期T3（計算木球的轉(zhuǎn)動慣量時，應(yīng)扣除支架的轉(zhuǎn)動慣量），使用累積放大法測量10個周期，測量3次，取平均值。⑤取下木球，裝上金屬細桿（金屬細桿中心必定與轉(zhuǎn)軸重合）。測定搖動周期T4（計算金屬細桿轉(zhuǎn)動慣量時，應(yīng)扣除支架的轉(zhuǎn)動慣量），使用累積放大法測量10個周期，測量3次，取平均值。（3）計算出各物體繞中心對稱軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量的理論值。圓柱體I11m1D12；圓筒I21m2D22內(nèi)D22外；球體I31m3D32；修長桿188102I412m4L（4）由載物盤搖動周期T0，塑料圓柱體的搖動周期T1及圓柱體理論轉(zhuǎn)動慣量值I1，算出彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)k及載物盤的轉(zhuǎn)動慣量I0。k42T12I1T02I0I1T02T2T210（5）計算各物體轉(zhuǎn)動慣量的實驗值。kT2IiiI042（6）考據(jù)轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。測出兩滑塊質(zhì)量ms及其內(nèi)外徑Ds內(nèi)、Ds外和長度Ls，將滑塊對稱放置在細桿兩邊的凹槽內(nèi)，此時滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離分別為５.００ｃｍ，１０.００ｃｍ，１５.００ｃｍ，２０.００ｃｍ，２５.００ｃｍ，測定搖動周期Ｔ。分別計算出對應(yīng)轉(zhuǎn)動慣量實驗值（計算轉(zhuǎn)動慣量時，應(yīng)扣除支架的轉(zhuǎn)動慣量）：kT桿2iI4I桿i24將測量值與平行軸定理理論值IIs2msX2比較，求出實驗值與理論值的百分差，其中兩滑塊繞質(zhì)心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為：Is21mS(DS2內(nèi)＋DS2外)1mSL2S16127）測出的各項有關(guān)數(shù)據(jù)輸入計算機，檢查實驗結(jié)果。.數(shù)據(jù)記錄物幾何尺寸轉(zhuǎn)動慣量理論實驗值百分質(zhì)量周期值誤差體名(g)(cm)(s)323kgm2)(10kgm)(%)稱(10金T02屬10T0I0I1T12T02載物T0＝盤塑D110T11kT12I12I0料m18m1D1I120圓4＝柱D1T1＝D2外10T21D2外I12kT22金8m1(D2屬m2I12I0圓D242外)通D2內(nèi)=＝T2D2內(nèi)木D310T3I1mD2kT32m333I1102球4＝D3T3＝金10T41kT42m4I42屬（已12m4LI12細L4知）＝桿T4＝各物體轉(zhuǎn)動慣量理論值的計算圓柱體：I11m1D12＝1714.91039.9942104=0.8926103kgm288圓筒：I21m2D22內(nèi)D22外＝1720.3103(9.99829.3542)10488＝1.6878103kgm2球體：121I310m3D3＝10985.510修長桿：I41m4L2＝1132.0101212

310.7922104=1.1478103kgm2361.0002104=4.0931103kgm2扭轉(zhuǎn)系數(shù)k的計算由T0＝，T1＝，I1＝0.8926103kgm2k42I1＝420.8926103＝31.9522103kgm2s2T12T021.33320.8212各物體轉(zhuǎn)動慣量的實驗值計算1）載物盤的轉(zhuǎn)動慣量IITT02T2＝0.89261030.8212＝0.5455103kgm20121.33320.8212102）金屬圓筒的轉(zhuǎn)動慣量I2kT22I0＝31.95221031.65920.5455103＝1.6821103kgm24242相對誤差E21.68211.6878100%0.3%1.68783）木球的轉(zhuǎn)動慣量I3kT32I0＝31.95221031.19120.5473103＝1.148010324242kgm相對誤差E31.14801.1478100%0.02%1.14784）修長桿的轉(zhuǎn)動慣量I4kT231.95221042＝44

232.2482＝4.0901103kgm24.09014.0931相對誤差E4100%0.07%4.0931考據(jù)轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理：滑塊質(zhì)量：；滑塊幾何尺寸：長度＝；外徑＝；內(nèi)徑＝；兩滑塊繞過質(zhì)心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量理論值：Is2[12＋212=0.8197104kgm216mS(DS內(nèi)DS外)12mSLS]周期(s)x(102m)10TT

實驗值：理論值：百分誤差I(lǐng)kT2I4IIs2msx2II4E100%I(103kgm2)(103kgm2)如圖中線性擬合的結(jié)果，直線的斜率為10-3，也就是說ms239.0516g，實驗測量ms240.1g，百分誤差為%，同時，擬合所得的截距為0.08224103kgm2，理論計算值為0.8197104kgm2，相對誤差為%。六.提問與談?wù)?.彈簧扭轉(zhuǎn)系數(shù)k如何求得金屬載物臺繞轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量為

I0，對應(yīng)的周期為

T0，載物臺上放上規(guī)則幾何物體后的轉(zhuǎn)動慣量為

I0

I1，此時周期為

T0，依照周期公式有T02I0/k2I1k4T12T02T12I0I1/k什么是測量周期的累積放大法實驗中每次測量10個周期，測量三次，再求平均，這樣是為了除掉測量單個周期引起的誤差。3.如何考據(jù)平行軸定理將滑塊對稱放置在細桿兩邊的凹槽內(nèi)，此時滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸距離為x，若質(zhì)量為ｍ的物2體繞經(jīng)過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量為I0時，則此物體對新軸的轉(zhuǎn)動慣量變成I0＋mx。這是轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。在實驗中，分別將x取不同樣的值，同時依照測得的周期算出對應(yīng)的實驗轉(zhuǎn)動慣量，考據(jù)這些實驗點可否呈線性關(guān)系，這就是平行軸定理的考據(jù)。4實驗名稱用波爾共振儀研究受迫振動一.目的與要求研究波爾共振儀中彈性擺輪受迫振動的幅頻特色和相頻特色；觀察在必然阻尼矩下的共振現(xiàn)象，測量阻尼系數(shù)；學習用頻閃法測定運動物體的某些量。二.原理簡述波爾共振儀是采用扭轉(zhuǎn)擺輪在彈性力矩作用下自由搖動，在電磁阻尼力矩作用下作受迫振動來研究其特色的。當擺輪在有空氣阻尼和電磁阻尼的媒質(zhì)中運動并碰到MM0cost策劃力矩的作用，其運動方程為Jd2kbdM0costdt2dt令2kbM0（0為系統(tǒng)的固有頻率，為阻尼系數(shù)）則有0，2，mJJJd22d2mcostdt2dt0當振動達到牢固狀態(tài)時其振幅(它和策劃力矩的相位差

m22)242202arctg220其共振圓頻率和振幅分別為22，rmr02220三.實驗儀器ZKY-BG波爾共振儀（同濟大學）四.實驗方法1.測量系統(tǒng)固有頻率0在擺輪自由振動時，振幅將不斷衰減，需測量在不同樣振幅時相應(yīng)的系統(tǒng)固有頻率0。測量在不同樣振幅時的振動周期T0，依照2，計算系統(tǒng)固有圓頻率0。初始振幅應(yīng)0T0不小于160度。2.測量阻尼系數(shù)選擇“阻尼振蕩”，確定必然的電磁阻尼力矩（選中“阻尼1”狀態(tài)），測量10個周期0et，ln0etTln0下各次的振幅。依照阻尼振動為(tnT)=n，利用對數(shù)逐差0n法，隔5項逐差，

1lni，求出值。5Ti5測定受迫振動的幅頻特色和相頻特色確定阻尼狀態(tài)（“阻尼1”）不變，選中“強迫振蕩”，調(diào)治電機轉(zhuǎn)速旋鈕在4-5左右，打開“電機”，待受迫振動牢固后，改變周期為“10”，進行測量。并用頻閃法測量受迫振動與周期性策劃力矩的改變電機轉(zhuǎn)速（策劃力矩的周期），待牢固后重復(fù)測量一次，共測量9個點，每次均要用頻閃法測量相位差。五.數(shù)據(jù)辦理1.擺輪振幅與系統(tǒng)固有頻率0關(guān)系振幅周期固有頻振幅周期固有頻振幅周期固有頻θ（度）T0（秒）率ω0θ（度）T0（秒）率ω0θ（度）T0（秒）率ω0（秒-1）（秒-1）（秒-1）156106801391047913110378126915712489561238853108865210785阻尼系數(shù)i振幅i振幅i5iln（度）（度）i5115410221429431308641207951107210T=，T=lni=1lni=，lnii55i5i5

i振幅i振幅i5iln（度）（度）i5114998213790312683411676510770=1lni=5i511lni5Ti5

=10.4159，21lni51.63635Ti5==

1=1222幅頻特色和相頻特色關(guān)系曲線

0.05113強迫力頻率ω振幅θ扭簧對應(yīng)扭簧對應(yīng)相位差相位差頻率比矩周期（秒）（度）的固有周的固有頻測量值理論值率ω/ωrT（秒）期T（秒）率ω（秒）（度）（度）00692526101414112454541406767149808015194941441071071301201201121321329014314359156157160140120/100度幅8060400.960.981.001.021.04ω/ωrθ～ω/ωr幅頻特色曲線如用直角坐標紙圖示法作圖，則橫坐標取1cm=，縱坐標取1cm=10°，坐標原點（，40）為宜。0-30°-60/-90φ差位-120相-150-1800.960.981.001.021.04ω/ωrφ～ω/ωr相頻特色曲線如用直角坐標紙圖示法作圖，則橫坐標取1cm=，縱坐標取1cm=20°，坐標原點（，-180）為宜。.解析談?wù)摫緦嶒灁?shù)據(jù)由控制儀采集，一般情況下數(shù)據(jù)記錄不會有誤，但應(yīng)注意以下幾點：1.在作自由振蕩和阻尼振蕩時，連桿的地址應(yīng)使有機玻璃刻度盤刻線瞄準零刻度，否則位相差測量有較大誤差。在作自由振蕩和阻尼振蕩時，初位移應(yīng)≥160o，使不同樣振幅所對應(yīng)的系統(tǒng)固有頻率的測量值覆蓋受迫振動的測量范圍。周期測量產(chǎn)生的誤差，可能來自于阻尼電流的不牢固而引起電磁阻尼力矩的變化和光電門的松動。受迫振動要等到整個振動達到平衡時，即振幅不再變化、電機轉(zhuǎn)動的周期和擺輪的轉(zhuǎn)動周期不變且相等時才能打開測量開關(guān)。5實驗名稱分光計一.目的與要求：認識分光計的構(gòu)造及基本源理，學習分光計的調(diào)整技術(shù)；學習用自準法和反射法測量三棱鏡的頂角；經(jīng)過測量三棱鏡的最小偏向角求玻璃棱鏡的折射率。二.原理簡述：1.自準法測三棱鏡頂角

。光路以以下圖，光輝垂直

AB射入，記下方向角

T1，爾后使光輝垂直入射于

AC，記下沿原路反射回來的方向角

T2，則

180o

T2

T1

。最小偏向角法測玻璃三棱鏡的折射率。在棱鏡中，經(jīng)兩次折射后的出射光輝與入射光輝的夾角稱為偏向角。棱鏡的頂角，棱鏡資料的折射率n及最小偏向角min的關(guān)系為1)sin(minn2。sin2三.實驗儀器：JY型分光計，三棱鏡，平面反射鏡，汞燈。四.實驗方法：分光計的調(diào)整。1）目測粗調(diào)，使望遠鏡、平行光管、載物臺大體成水平狀態(tài)；2）自準法細調(diào)，實現(xiàn)綠色小十字和準線中的豎線相重合；3）調(diào)治望遠鏡光軸垂直旋轉(zhuǎn)中心軸：轉(zhuǎn)動游標盤實現(xiàn)豎直線的重合，“減半逼近調(diào)治法”實現(xiàn)水平線的重合；4）調(diào)整平行光管，使狹縫像在水平、豎直狀態(tài)都能被十字線的水平線上下均分。自準法測三棱鏡頂角。將毛面BC對著平行光觀，轉(zhuǎn)動游標盤，使AB面瞄準望遠鏡，調(diào)治游標盤微調(diào)螺絲，使綠色小十字與劃絲上部十字完滿重合，記下雙游標讀數(shù)T1，T1；轉(zhuǎn)動游標盤，使AC面瞄準望遠鏡，同樣記下T2，T2，可得出頂角180o11，1TT，1TT。22121最小偏向角的測量。打開汞燈，在視野中找到黃、綠、紫三條譜線，朝一個方向轉(zhuǎn)動游標盤，找到最小偏向角，固定游標盤，調(diào)治望遠鏡微調(diào)螺絲，分別使三條譜線與豎直劃絲重合，記下此時讀數(shù)T1，T1（T2，T2和T3，T3），重復(fù)測量5次。取下三棱鏡，再次轉(zhuǎn)動游標盤，使望遠鏡瞄準平行光管，調(diào)治望遠鏡微調(diào)螺絲使豎直劃絲與白光狹縫重合，記下游標讀數(shù)T0，T0五.數(shù)據(jù)記錄：1.自準法測三棱鏡頂角：（分光計游標：T儀＝2）T1T1T2T21233o053o3113o0293o22233o053o3113o1293o23233o153o3113o0293o14233o153o3113o0293o25233o153o4113o1293o26233o153o4113o0293o2測量玻璃三棱鏡的折射率n：黃綠紫T1T1T2T2T3T31278o3098o22278o2397o40277o4298o302278o3098o22278o2397o41277o4198o313278o3098o22278o2397o42277o4398o304278o3198o22278o2497o42277o4298o315278o3198o22278o2397o42277o4198o316278o3098o22278o2397o42277o4298o31T0137o18,T0317o19六.數(shù)據(jù)辦理：三棱鏡頂角由180o11，1T2T1，1T2T1。2次數(shù)12345660o060o059o5859o5959o5859o5859o59，0.4儀1頂角的測量結(jié)果為59o591百分誤差為E1100%0.3%59o592.最小偏向角：min1TT0TT02次數(shù)123456黃光黃38o4838o4838o4838o4838o4838o48綠光綠38o5638o5638o5638o5638o5638o56紫光紫39o3839o3839o3639o3639o3739o36＝o，黃0.4儀1黃3848綠＝38o56，綠0.2儀1＝o，0.61紫儀紫3937此棱鏡對三種不同樣波長光的最小偏向角分別為：黃黃＝38o481綠綠＝38o561紫紫＝39o371玻璃三棱鏡折射率的測量：sin1m)(依照公式n2，能夠計算得sin2n黃1.518736；n綠1.52025；n紫1.527977n22折射率的標準誤差依照公式2n2nmmnsincosm1sinmcos1222222sin22sincosmsinmcos22222sin22sinmsinm2222sin222sin22cosmn11m2cos22msin2sin2222sinmcosmn22222sin22sinm22計算的各折射率的標準誤差為：n黃＝0.0003；n綠＝0.0003；n紫＝0.0003n黃n黃1.51870.0003n綠n綠n紫n紫

1.52020.00031.52800.0003七、解析談?wù)擃}分光計為什么要調(diào)整到望遠鏡與儀器中心軸線正交不正交對測量結(jié)果有何影響答：只有望遠鏡與儀器中心軸線正交才能在轉(zhuǎn)動望遠鏡（或載物臺）測量不同樣地址（或測量面）的光輝時保證所測光輝都在視場中，且與分劃板準線的相對地址不變，使測量正常正確進行。不正交將使測量結(jié)果誤差增大，降低測量正確度。反射法測三棱鏡頂角時，棱鏡應(yīng)放在什么地址，才能保證望遠鏡中能我到兩個面的反射狹縫像答：應(yīng)使三棱鏡頂角A正對平行光管。6實驗名稱衍射光柵（汞光譜波長測量）一.目的與要求：觀察光柵的衍射光譜，理解光柵衍射基本規(guī)律；進一步熟悉分光計的調(diào)治與使用；測定光柵常量和汞原子光譜部分特色波長。二.原理簡述：衍射光柵，光柵常量。光柵由大量相互平行、等寬、等距的狹縫（或刻痕）組成。原制光柵是用金剛石刻刀在精制的平行平面的光學玻璃上刻劃而成的?？毯厶帲馍涞剿厦嫦蛑車⑸涠傅侨?，兩刻痕之間相當于透光狹縫。光柵上若刻痕寬度為a，刻痕間距為b，則dab稱為光柵常量，它是光柵基本參數(shù)之一。光柵方程，光柵光譜。當一束平行單色光垂直入射到光柵平面上時，光波將發(fā)生衍射。光衍射角滿足光柵方程dsink，k0,1,2L。光會疊加，衍射后的光波經(jīng)過透鏡匯聚后，在焦平面上將形成分開得較遠的一條列對稱分布明條紋。若是入射光波含幾種不同樣波長的復(fù)色光，會形成衍射光譜。一般低壓汞燈每一級有4條特色譜線：紫光1435.8nm，綠光2546.1nm，黃光3577.0nm和579.1nm。光柵常量與汞燈特色譜線波長的測量光垂直入射到光柵上，

若

已知，測出相應(yīng)的

，就可以算出光柵常量

d；反之，若

d已知，測出

i，能夠計算

i。.實驗儀器分光計、光柵、雙面反射鏡、汞燈四.實驗內(nèi)容分光計調(diào)整與觀察汞燈衍射光譜。（1）認真調(diào)整好分光計；（2）將光柵放于載物臺上。經(jīng)過調(diào)平螺絲使光柵平面與平行光管光軸垂直。轉(zhuǎn)動望遠鏡觀察汞燈衍射光譜。中央零級為白色，望遠鏡分別轉(zhuǎn)到左右時均能夠看到第一級的4條彩色譜線；（3）調(diào)治平行光管狹縫寬度，以能夠分辨出兩條緊靠的黃色譜線為準；光柵常量與光譜線波長的測量。以綠光譜線的波長546.1nm作為已知，測出第一級綠光明條紋的衍射角。為了除掉獨愛差，同時讀下.數(shù)據(jù)記錄次數(shù)123456次數(shù)123次數(shù)123次數(shù)123六.數(shù)據(jù)辦理

T，T雙游標的讀數(shù)。綠光TTT111984027838117459844278431174498402783811745984427843117459840278391174398402783911744紫光TTT111100412844011536100402843911538100412844111539黃光（內(nèi)）TTT111974727746117429746277461174197462774511742黃光（外）T1T1T1974527745117449745277461174397452774611743

T1297464629744434446T1295362953829538T1297422974229741T1434444依照公式1T1T1T1/T/1獲取綠光每次測量的衍射角419o33，29o31，39o33，49o30，59o32，69o33那么9o32，1，即9o321。光柵常數(shù)d546.1nmsinsin9o323297.28nmcoscos9o321dsinsin2546.1nm6nmsin29o3218060dd32976nm不同樣波長光在此光柵下的衍射角，測量波長值及相對誤差分別為紫光：7o29，429.4nm，E1.5%；黃光（內(nèi)）：9o58，570.6nm，E1.1%；黃光（外）：9o59，571.6nm，E1.3%。七.解析談?wù)擃}試結(jié)合測量的百分誤差解析其產(chǎn)生的原因答：在正常的誤差范圍內(nèi)，一般產(chǎn)生誤差的原因：分光計沒有嚴格的調(diào)整好。平行光不是真切的平行光，兩軸線沒嚴格正交。視察沒有完滿除掉。測量時十字準線沒有瞄準光譜線的中間。搬動望遠鏡時手不是拿著架子轉(zhuǎn)動，而是拿著目鏡轉(zhuǎn)動。兩人讀數(shù)的誤差等等。若是光柵平面和分光計轉(zhuǎn)軸平行，但光柵上刻線和轉(zhuǎn)軸不平行，那么整個光譜會有何變化對測量結(jié)果有無影響答：會出現(xiàn)光譜線不水平。對測量結(jié)果略有影響，但在誤差要求范圍之內(nèi)，影響可不予考慮。7實驗名稱拉伸法測量金屬資料楊氏模量一.實驗內(nèi)容學習用拉伸法測量金屬絲楊氏模量，掌握光杠桿測定渺小伸長量的原理；初步學會調(diào)治使用望遠鏡；學習辦理數(shù)據(jù)的一種方法—逐差法。二.實驗原理楊氏模量依照虎克定律，在彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)力與應(yīng)變成正比：FLYSL其中比率系數(shù)Y就是該資料的楊氏彈性模量，簡稱楊氏模量。在實驗中測量鋼絲的楊氏模量，其截面為圓形，其直徑為d時，相應(yīng)的截面積Sd2/4，L是較大長度的渺小伸長量，無法用一般的長度測量儀器測量，所以實驗中用光杠桿法進行測量，測量公式Llx2D于是可得實驗中的楊氏模量測量公式：Y8DLFd2lx光杠桿鏡架構(gòu)造可見x隨所加外力在彈性限度內(nèi)是線形變化的。2.光杠桿實驗中L是一渺小變化量，變化在102mm數(shù)量級。所以實驗設(shè)計的要點是搜尋測量渺小變化量的方法和裝置，這里我們采用了光學放大方法——光杠桿來實現(xiàn)。設(shè)在鋼絲下端未加砝碼時，從望遠鏡中讀得標尺讀數(shù)記為x0，當增加砝碼時，鋼絲伸長量為L，a足隨圓柱體夾頭一起下降，于是光杠桿鏡架繞bc軸轉(zhuǎn)動。依照反射定律，平面鏡法線轉(zhuǎn)動角，反射線將轉(zhuǎn)過2，此時從望遠鏡中讀得的標尺讀數(shù)為xi。由于L為一渺小量，所以也很小，近似有tg和2tg2。于是由三角函數(shù)關(guān)系可得：2LxlD由于D遠大于l，則x必然遠大于L。這樣，就將一個原來數(shù)值小的鋼絲長度變化量l轉(zhuǎn)變成一個數(shù)據(jù)較大的標尺的讀數(shù)變化量x。從這里能夠明顯的看出光杠桿裝置的放大作用。光杠桿的放大倍數(shù)即為x2DLl3、誤差傳達公式及儀器的選擇8DLF我們能夠得出楊氏模量的相對誤差傳達的推導公式經(jīng)過計算公式Y(jié)2lxdEY(D)2(l)2(L)2(2d)2(x)2()DlLdx由推導公式中可見，d的不確定度占了很大比率，所以測量時應(yīng)選擇精確度較高的儀器來測量d，實驗中選擇螺旋測微計來測量。而測量L時，由于L是長度很大的量上的渺小變化，不能夠用游標卡尺或螺旋測微計測量，所以實驗中采用了光杠桿法來測量。三、儀器記錄螺旋測微計,游標卡尺,米尺,尺讀望遠鏡,楊氏模量測定儀。四.操作步驟第一檢查、部署儀器1）調(diào)治楊氏模量測定儀腳架的底腳螺絲，使水平氣泡居中，此時兩支柱鉛直。2）在鋼絲下端掛上砝碼掛鉤，使鋼絲拉直，并檢查鋼絲下端夾頭可否在平臺圓孔中自由上下滑動，減少摩擦帶來的誤差。3）將光杠桿放在平臺上，兩前足放于凹槽中，后足放在圓柱夾尖的上端，注意不要與鋼絲相碰。調(diào)整望遠鏡和光杠桿處于同一高度，并使望遠鏡大體水平，光杠桿鏡面及標尺大體鉛直。調(diào)治望遠鏡1）旋轉(zhuǎn)目鏡，調(diào)目鏡與叉絲間的距離到能清楚看見叉絲；2）搬動鏡尺裝置，在望遠鏡外沿鏡筒上方瞄準器方向看光杠桿鏡面，直到能看到反射回來的標尺像，并用瞄準器瞄準標尺像。爾后調(diào)治望遠鏡物鏡焦距，使標尺像聚焦在叉絲平面上，并合適調(diào)治望遠鏡俯仰，應(yīng)可看見像。3）除掉視差，上下左右晃動眼睛，同時觀察像的相對地址有無改變，如有改變，則調(diào)治物鏡距離直至像的相對地址不變動。至此，望遠鏡調(diào)治完成，測量過程中不要再變動儀器的相對地址，包括放置望遠鏡的桌子不能震動，否則要從頭再調(diào)。3.記錄實驗開始時望遠鏡中的標尺讀數(shù)x0，爾后依次增加砝碼，記錄下標尺讀數(shù)xi(i1,2,,n)，到第8個為止（第8個不讀數(shù)），再依次減少砝碼，記錄對應(yīng)的標尺讀數(shù)xi'。對應(yīng)的和數(shù)值取平均，能夠除掉摩擦和滯后等帶來的系統(tǒng)誤差。其他數(shù)據(jù)的測量（1）用卷尺測量鋼絲長度L和光杠桿鏡面到標尺的垂直距離D。2）取下光杠桿，在平展的紙上壓出三個足痕，自a足畫一垂直于bc足連線的垂線，用游標卡尺量出垂線長度l。（3）用螺旋測微計測量鋼絲的直徑d。在不同樣地址平均取點測量6次。五.數(shù)據(jù)記錄與辦理1.鋼絲形變測量F/N0X增/cmX減/cm/cm2.鏡尺距：=137.9cm,D儀＝0.5cm，D0.50.3cmD3D(137.90.3)cm3.鋼絲長度：L=90.45cmL儀＝0.05cm，LL儀＝0.05＝0.03cm,33L90.450.03cm4.鋼絲直徑d:d儀＝0.004mm,d儀＝0.0040.002mm3次數(shù)123456平均d

dD/mmd0.5020.003mm5.光杠桿常數(shù)：b=7.508mm，b儀＝0.002mm，L＝0.002＝0.001mm,b儀33b7.5080.001mm逐差法求伸長量，并求出楊氏模量151(xi41.320.400.422.640.881.78cmXxi)4i1414xi4減xi增xi減4xi4增1xi4減xi增xi減X22xi4增4i18i1∵上式求和號內(nèi)共16項均為單次測量，各項的測量儀器誤差x儀x儀0.050.03cm33∴對式X的各量求偏導數(shù)后，依照誤差傳達的推導式可得2X816x儀

1儀12x2X

Xcm，F(xiàn)44.919.6N8FLD1021.3791.85112E2bX3.14160.50221067.5081021.7810210(N/m)d22d儀2b儀22ELD2XELDdbX222220.030.320.0020.0010.020.01290.45137.90.5027.5081.78∴Y儀EY1.8510110.0120.021011(N/m2)即EE(1.850.02)1011(N/m2)圖解法求楊氏模量：據(jù)E8FLD,則x8LDFx0。將鋼絲形變測量數(shù)據(jù)，作id2bxd2bxi～F圖以下,E為向來線，求出直線得斜率3.002.502.001.50mc/1.00x

鋼絲伸長量x隨拉力F的變化0.00-0.50-1.0040.0F/Nk=x8LD，則Fd2bEE890.451021.3791123221.8710N/m3.14160.502107.50810k.解析談?wù)擃}本實驗中哪些量的測量誤差對結(jié)果影響較大，如何改進222Ed222答：從誤差傳達公式（相對誤差）來看：EYELED2EbEX，由于Ed2前有系數(shù)22，所以d的測量誤差對結(jié)果影響較大，我們能夠進行多次測量來減小其誤差。別的，由于X值較小所以EX就較大，改進的方法有兩種：（1）增加測量次數(shù)；（2）增加放大倍數(shù)，即在必然的范圍內(nèi)，增加D值。8實驗名稱陰極射線示波器一.目的與要求認識示波器的主要組成部分以及示波器顯示波形的原理；學習示波器的調(diào)治，觀察各種信號的波形。利用李薩如圖形測量未知信號頻率。二.原理示波器顯示波形的原理示波器誠然擁有多各種類或型號，它們在構(gòu)造上都包括幾個基本的部分：示波管、水平放大器、豎直放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。示波管是示波器的要點部件，當電子槍被加熱發(fā)出電子束后，經(jīng)電場加速打在熒光屏上就形成一個亮點，電子束在到達熒光屏從前要經(jīng)過兩對相互垂直的電偏轉(zhuǎn)板，若是沒有偏轉(zhuǎn)電場的作用，電子束將打在熒光屏的中央；若是施加了偏轉(zhuǎn)電場，電子束（亮點）的地址就會發(fā)生偏移。若是只在豎直（Y軸）偏轉(zhuǎn)板上加一交變的正弦電壓Uy=U0sinωt，則電子束的亮點將隨電壓的變化在豎直方素往返運動。由于Ux=0，所以光點在X軸方向無位移，在熒光屏大將顯示一條豎直亮線。若是只在水平（X軸）偏轉(zhuǎn)板上加上一個與時間成正比的鋸齒波掃描電壓Ux=KT（它可由示波器內(nèi)的掃描發(fā)生器產(chǎn)生的），電子束將在水平方向作周期性地從一邊勻速搬動到另一邊，若是鋸齒波的周期較長，在熒光屏上能夠看到電子束的搬動過程，若是鋸齒波的周期足夠短，熒光屏大將只顯示一條水平亮線。若是在水平偏轉(zhuǎn)板加上一個鋸齒波電壓的同時，在豎直偏轉(zhuǎn)板加上一個周期性變化的電信號，電子束在水平勻速搬動的同時還在豎直方向隨周期性電信號的變化而搬動，熒光屏上將顯示出加在豎直偏轉(zhuǎn)板上的電信號的變化規(guī)律——波形。當豎直方向電信號的周期與水平方向鋸齒波電壓的周期同樣或為其整數(shù)倍，熒光屏上的圖形將經(jīng)過一次次的掃描獲取同步再現(xiàn)，從而顯示出豎直方向電信號牢固的波形。李薩如圖形若是在示波器的X軸和Y軸上都輸入正弦波電壓，且使它們的頻率相等或成整數(shù)比，屏幕大將表現(xiàn)光點特別形狀的軌跡圖形，稱為李薩如圖形。三.儀器ST16B示波器，DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器，THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器。四.實驗內(nèi)容與步驟描繪示波器機內(nèi)正弦波（市電）波形方法：把示波器校準信號接入示波器的Y輸入端口，示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“自動”，即可看到50Hz的正弦交流信號。經(jīng)過調(diào)治選擇時間掃描旋鈕，能夠改變屏幕顯示的波形的個數(shù)。兩個和三個完滿周期的波形描繪以下：1.251.000.750.500.250.00V-0.25-0.50-0.75-1.00-1.25T1.251.000.750.500.25-0.50-0.75-1.00-1.2522T描繪信號發(fā)生器三角波和方波信號的波形方法：把DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出端口接入示波器的Y輸入端口，示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“自動”；分別選擇信號發(fā)生器輸出波形為三角波和方波，同時適當選擇示波器Y輸入電壓旋鈕和X輸入時間掃描旋鈕，能夠改變屏幕顯示的波形的個數(shù)。三個完滿周期的波形描繪以下：35302520V15105033T35302520V15105033T描繪李薩如圖形特色變化圖方法：把示波器校準信號接入示波器的Y輸入端口，把DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出端口接入示波器的X輸入端口，此時示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“外接”。選擇信號發(fā)生器輸出波形正弦波，改變信號發(fā)生器輸出頻率分別為50Hz、25Hz和150Hz。適當選擇示波器Y輸入電壓旋鈕和X輸入時間掃描旋鈕，能夠在屏幕顯示不同樣的李薩如圖形。波形描繪以下：fy:fx=50:50時的李薩如圖像特色變化圖1.01.01.01.01.0fy:fx=50:500.50.50.50.50.50.00.00.00.00.0-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0TTTTT(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c)相位差為pi/2(d)相位差為3pi/4(e)相位差為pify:fx=50:25時的李薩如圖像特色變化圖1.01.01.01.01.00.50.50.50.50.50.00.00.00.00.0-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0-1.0-0.50.00.51.0TTTTT(a)相位差為pi/4(b)相位差為pi/3（c）相位差為pi/2(d)相位差為2pi/3(e)相位差為3pi/4fy:fx=50:150時的李薩如圖像特色變化圖1.01.01.01.01.00.50.50.50.50.50.00.00.00.00.0-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0-1.0TTTTT(a)相位差為0(b)相位差為pi/4(c)相位差為pi/2(d)相位差為3pi/4(e)相位差為pi4.利用李薩如圖形測量未知頻率THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器的頻率方法：把THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器信號接入示波器的Y輸入端口，把DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出端口接入示波器的X輸入端口，此時示波器X輸入的觸發(fā)方式選擇“外接”。選擇兩信號發(fā)生器輸出波形均為正弦波。適當選擇示波器Y輸入電壓旋鈕和DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器電壓輸出幅度，使屏幕顯示圖像大小合適。經(jīng)過頻率調(diào)治旋鈕改變DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率，同時觀察示波器屏幕的圖像變化。當屏幕出現(xiàn)一個較牢固橢圓時，此時DF1631功率函數(shù)信號發(fā)生器所顯示頻率即為THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號的頻率。所測該THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為：。描繪THF-1簡單函數(shù)信號發(fā)生器輸出的半波整流、全波整流和衰減波波形。五.解析談?wù)擃}示波器可否用來測量直流電壓若是能測，則應(yīng)如何進行答：示波器能測量直流電壓。詳盡進行測量時應(yīng)按下述步驟：1．示波器X軸輸入鋸齒波掃描，即“自動”地址。2．將Y軸輸入耦合開關(guān)撥至“DC”地址。3．使“Y輸入”端接地，觀察時基線地址，將其移至屏幕某一確定地址。4．確定未知電壓在屏幕上地址：將待測直流電壓接入“Y輸入”端時，基線在Y方向產(chǎn)生位移，選擇合適“Y衰減”檔時，使基線的位移控制在屏幕的有效工作范圍內(nèi)，記下此時基線在Y軸方向的地址。5．定標：保持步驟4的各旋鈕地址不變，將“Y輸入”端與帶有電壓數(shù)字指示的直流穩(wěn)壓電源相接。分別記下直流電壓在1V，2V，3V時屏幕上的基線在Y軸方向搬動所處地址，并標上對應(yīng)的電壓值，將待測電壓時基線所示地址與上述標定值比較，即可確定待測直流電壓值。9實驗名稱用交流電橋測量電感和電容一.目的與要求掌握交流電橋的基本源理和調(diào)治方法。學會使用交流電橋測電容、電感及其有關(guān)參數(shù)。二.原理簡述交流電橋電路基本形式如圖

1所示。I4電橋平衡時iG=0，C、D兩點的電位相等u1u2,u3u4上式各量分別為四臂上復(fù)數(shù)電壓，平衡時滿足條件Z1Z4Z2Z3（1）圖1若是把阻抗寫成以下形式&Z1ej1，&Z2ej2，&Z3ej3，&Z4ej4Z1Z2Z3Z4其中Zn為幅模，為幅角，代入（1）式得Z1Z4ej(14)=Z2Z3ej(23)（2）從而獲取交流電橋平衡的另一種表達式Z1Z4Z2Z3(3)1423(4)用比較法測電感L及質(zhì)量因素Q電路圖如圖2，待測電感LX（其耗費電阻為RX），由圖可知Z1=RXjLXZ2=R2Z3=RjL3Z4=R4圖2其中，R=R3+RL（RL為L3的耗費電阻）。則當電橋平衡時，可得：R4RXjR4LX=R2RjR2L3按實部、虛部分別相等，則得LXR2L3/R4，RXR2R/R4（5）電感器LX的質(zhì)量因素LX2fLx（6）Q=RxRX用比較法測電容C及耗費因素tan電路圖如圖3。待測電容CX用的是串通型等效電路(適用于測量耗費小的電容)。由圖可知Z1=RX1j，Z2=R2CXZ3=R31j，Z4=R4CS當電橋平衡時，可得：R21)=R4(RX1(R3CS)jjCX按實部、虛部相均分別相等，則得：圖3CXR4CS，RXR2R3（7）圖3R2R4電容耗費因素tanRC2fRC(8)三.實驗儀器THMJ-2型R、L、C交流電路綜合實驗箱，萬用表，XC2810A型LCR自動測量儀。四.實驗方法測量電感Lx及其質(zhì)量因素Q(1)按圖2連接線路,R2、R3、R4接TR1、TR2、TR3，L3用TL。為方便計算取R2=R4，采用f＝1000Hz，交替調(diào)治TL和TR2直至電橋達到平衡（交流指零表趨向于0），讀出TL值及TR2值。(2)用LCR自動測量儀測出L3的耗費電阻RL。(3)將待測電感Lx1換成Lx2，重復(fù)上述步驟進行測量。依照各測量值，依照式（5），算出Lx1、Lx2及Rx1、Rx2，并依照頻率計的讀數(shù)，由式（6）算出質(zhì)量因素Q1、Q2。采用Lx1用五個不同樣頻率測電感和質(zhì)量因素。方法同上。測量電容C及耗費因素tan(1)按圖3連接線路，CS用TC，R2、R3、R4接TR1、TR2、TR3，R2=R4=1KΩ，f＝1000Hz。交替調(diào)治TC和TR2，直至電橋趨向平衡，記錄TC和TR2的值。依照（7）式算出Cx和Rx的值。(2)再依照f，由（8）式算出耗費因素tan。三個待測電容Cx1、Cx2和Cx3都用上述方法測量。別的選Cx1用5個不同樣頻率進行測量。五.數(shù)據(jù)辦理表1f＝1000Hz時電感的測量（R＝R＝1K）24測量值TL/mHTR2/RL/R/Lx/mHRx/Q待測元件Lx13232Lx255計算公式：RTR2RL,LxR2TL/R4,RxR2R/R4,Q2fLx/Rx。表2不同樣頻率時電感的測量（R＝R＝7K）24頻率/L3/mHRL/R/Lx/mHRx/QR3f/Hz5047471005151501333349993131100073131從表中能夠看出，當頻率較低（小于100Hz）時，電感測量值變化較大。表3電容的測量（f＝1000Hz，R2＝R4＝1K）測量值Cs/FR3/Cx/FRx/tan待測元件Cx1000Cx2000Cx3000計算公式：CxCsR4/R2,RxR3R2/R4,tanRxC2fRxC表4不同樣頻率時電容的測量（R2＝R4＝7K）頻率f/Hz50100500100010035R3/000Cx1/F從表4能夠看出：測量結(jié)果基本上不受頻率影響。六.解析談?wù)撛嚱Y(jié)合實驗解析，測量結(jié)果的誤差主要本源于電橋中的哪些因素。答：誤差主要本源于以下因素：（1）調(diào)治元件的誤差，其中ER1.0%,EL2.0%,Ec1.0%,Ef1.0%2）導線電阻及接觸電阻。3）頻率選擇的影響，不同樣頻率時感抗、容抗不同樣，而電感、電容一般都存在能耗。（4）調(diào)治平衡時，交流指零表一般不能夠調(diào)到零。頻率在實驗中的影響答：從測量結(jié)果來看，不同樣頻率對電感的影響較大，而對電容基本上沒有影響。實驗名稱吊片法測量液體的表面張力.目的與要求：學習吊片法測量液體表面張力的原理和方法；學習表面活性劑臨界膠束濃度的測量方法。二.原理簡述：由于液相平和相的密度差異，在液體表面存在著縮短張力，使表面積縮到最小。表面上單位長度上的張力稱為表面張力.液體的好多現(xiàn)象與表面張力有關(guān),比方:毛細現(xiàn)象、潤濕現(xiàn)象、泡沫的形成等。液體表面張力和物質(zhì)種類、溫度、濃度、電解質(zhì)、有機醇含量等多種因素有關(guān)。測量液體表面張力的方法好多，如吊片法、毛細管上升下降法、吊環(huán)法等等。本實驗采用吊片法，如圖1所示，將蓋玻片、云母片、濾紙等豎平板插入液體，使其底邊與液面接觸，測定吊片走開液體所需與表面張力相抗衡的最大拉力F，也可將液面緩慢地上升至恰巧與吊片接觸，并將吊片加工成粗糙表面和辦理得特別干凈，使吊片被液體潤濕，接觸角θ→0，cosθ→1，同時吊片厚度t和底邊長l對照特別小，可忽略不計,則表面張力WFG圖1吊片法測量2l2l(如水，乙醇等)和溶液的表面表面張力表示圖吊片法直觀可靠，不但能夠測量純液體θ張力，還可以夠用來測量表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc).表面活性劑是θ一類能明顯降低水的表面張力的物質(zhì)，它的分子一般是由親油基和親水基兩部分組成。從圖2表面活性劑水溶液表面張力隨濃度的變化曲線能夠看到，少量的表面活性劑加到水中，就能使表面張力急劇下降，當濃度增大到某一臨界值時，表面張力降至最低，連續(xù)增大濃度，表面張力又幾乎保持恒定。其中的臨界點（圖中陰影部分），稱為臨界膠束濃度cmc，是表征表面活性劑表面活性的重要參數(shù)之一。如圖2所示，在cmc周邊，表面活性劑的沖洗作用、密度等好多性質(zhì)都會發(fā)生很大變化，使用表面活性劑時，濃度一般要比cmc稍大，否則其性能不能夠充分發(fā)揮，而濃度過高是不用要的。

圖2表面活性劑性質(zhì)隨濃度變化圖三.實驗儀器：高精度的電子天平（最小讀數(shù)為1mg），剪刀，精美濾紙，毫米尺，200mL燒杯，滴管，去離子水，高濃度的十二烷基苯磺酸鈉水溶液儲備液（C0=%）。四.實驗方法：測量純水的表面張力（a）將干凈濾紙剪成邊長約cm的長方形小條，測量底邊長l后，固定在與天平相連的掛鉤上，調(diào)整紙片，使下底邊保持在水平狀態(tài)；（b）必然量的去離子水加入干凈的燒杯內(nèi)并置于伸降臺上，調(diào)治起落臺，待紙片為液體潤濕后，將紙片走開液面，此時天平讀數(shù)m0為吊片的質(zhì)量，將天平置“0”；c）接觸法測量最大拉力：調(diào)治起落臺，使液面慢慢上升，直至吊片底邊恰巧和液面接觸，記錄下天平的讀數(shù)m；d）走開法測量最大拉力：高升液面，使部分吊片浸入液面以下，調(diào)治起落臺使液面慢慢下降，直到吊片立刻走開液面，記錄下此時的讀數(shù)’；m（e）重復(fù)操作步驟（c）、（d），共測量6次；2.走開法測量表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度cmca）稱出干凈燒杯重量m杯，爾后加入約35ml的去離子水，用天平稱出水和燒杯總量為m水+杯,取下燒杯后置天平為“0”；b）用滴液管滴加1滴表面活性劑儲備液，輕輕搖晃，待溶液混雜平均后，用走開法(參見操作1(d))測量濃度為C1的表面活性劑溶液的天平增量m1’；（c）逐漸增加表面活性劑的加入量,記錄下不同樣濃度下Ci下的天平增量mi’，直到表面張力基本上不再變化，記錄下總的滴加量n總；（d）稱出燒杯的總質(zhì)量m總.五.數(shù)據(jù)記錄與辦理：純水表面張力的測量表I純水表面張力測量（l=,m儀=，l儀=）Times123456averagem（g）m'（g）接觸法：m0.2888g,m0.0008g,儀0.0050.2890.003g0.003g,m3儀0.05l330.03cm,l2.100.03cmm?g0.2899.791,2l20.0210E220.00320.0322EEl0.2892.10210mE?210267.41,671mN.m1A6772.0100%6.9%72.0走開法測量數(shù)據(jù)辦理同上：m'0.293g,m0.001g,儀0.0050.003g,m',31,E2102,1,681mN.m1A=%從天平的讀數(shù)來看，本實驗測量水的表面張力的重復(fù)性很好，隨機誤差小于儀器誤差；走開法測量獲取的表面張力大于接觸法，說明吊片正好和液面接觸時，由于表面張力的作用，部分吊片被拉入液面以下，該部分吊片碰到浮力的作用，使的天平測量獲取的拉力偏小，而走開法規(guī)除掉了浮力的影響，測到的表面張力更加正確；走開法、接觸法測量獲取的水的表面張力，均小于室溫下的標準值，由多種原因造成，如水的純度、溫度等，詳見解析談?wù)摰?題。2.十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑水溶液臨界膠束濃度cmc的測量表II表面活性劑水溶液表面張力隨濃度變化（m儀=，l儀=）l=2.00cm,m杯=101.640g，m杯+水=133.806g，m總=166.770g，C0=%/dropmi/gC(wt%)Υ(mN/m)55.0N15)50.0-1m8.N45.011m/15Υ40.02035.0250.00000.05000.10000.150036C/%51圖3表面活性劑表面張力隨濃度的變化水=m杯+水-m杯=32.166gmm=m總-m杯+水=，單滴溶液m=51=滴滴濃度c和相應(yīng)的表面張力數(shù)據(jù)結(jié)果如表I所示，數(shù)據(jù)辦理舉比以下：當N=15滴時，C15=%×(15×/(15×+=%m?g39.4mNm120.02002l表面活性劑水溶液表面張力隨濃度變化如圖1所示，cmc≈%（wt%）,和理論值%比較湊近。六.解析談?wù)摚旱跗脼V紙為資料，有什么優(yōu)點和不足濕濾紙和水溶液的接觸角→0，能夠避開接觸角的測量，濾紙的厚度和邊長對照特別小，能夠忽略不計，同時濾紙價格低價，便于更換，濾紙邊長也能夠依照需要即時調(diào)整；不足之處是溶液中的表面活性劑可能粘附在紙片上，使表面張力的測量不夠正確。解析純水的表面張力與室溫下公認值有誤差的可能原因。純水表面張力和溫度、水的純度、吊片干凈程度、接觸角，以及吊片邊長長度、吊片的地址、天平的精確程度、讀數(shù)牢固性等等多種因素有關(guān)，所以測量獲取的表面張力和理論值可能會存在必然的差距。11實驗名稱溫度電測法一.目的與要求掌握電阻溫度計測量溫度的基本源理和方法。學習采用不平衡電橋測非電量的標定方法。認識熱電偶測溫原理。學習標定熱電偶的方法。進一步熟悉電勢差計的使用方法。二.原理電阻溫度計與不平衡電橋在－50～150℃范圍內(nèi)銅電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系為：RtR0(1AtBt2Ct3)式中R0，Rt分別為溫度0度和溫度t度時的電阻值，A、B、C為參數(shù)。利用金屬的這種性質(zhì)來測量介質(zhì)溫度的儀器稱為電阻溫度計。它一般由銅電阻和不平衡電橋組成。RARtGKG阻RRB電銅EK圖1不平衡電橋若是Rt、RA、RB和R配合適合，可使電橋平衡，電流計G中無電流流過。若溫度變化使Rt值變化，則電橋處于不平衡狀態(tài)，G中有電流流過。必然的溫度t對應(yīng)必然的Rt，而Rt又對應(yīng)于必然的It和G的偏轉(zhuǎn)量。所以只要早先對G標定，就可以依照G的偏振量連續(xù)地測量溫度。G的標定利用教材p183頁銅電阻Rt與t的關(guān)系。在圖1中取一標準電阻箱代替Rt，使RA：RB＝1：1。若從－50℃開始標定，則R?。蝗魪?℃開始標定，則取R為。爾后取電阻箱的阻值為（或）可使電橋平衡，在G指針指零處，刻上－50℃（或0℃）。爾后依次取電阻箱的阻值為附表中所列的數(shù)值，并在指針相應(yīng)偏轉(zhuǎn)的各個地址刻上相應(yīng)的溫度值。這樣，在電阻箱換回Rt后，就可以由不平衡電橋中電流計的偏轉(zhuǎn)量直接讀出溫度。熱電偶測溫原理與標定圖2熱電偶表示圖把兩種不同樣的金屬兩端相互焊接組成閉合回路，若兩接點的溫度不同樣，回路中就產(chǎn)生溫度差電動勢。這兩種金屬的組合叫熱電偶。溫差電動勢的大小除了和組成的熱電偶資料有關(guān)外，還決定于兩接點的的溫度差。將一端的溫度t0固定(稱為冷端，實驗中利用冰水混雜物)，另一端的溫度t改變(稱為熱端)，溫差電動勢亦隨之改變。電動勢和溫差的關(guān)系較復(fù)雜，其第一級近似式為Ea(tt0)式中a稱為熱電偶的溫差電系數(shù)，其大小取決于組成熱電偶的資料。熱電偶能夠用電測量溫度。用一只已知α值的熱電偶，一端溫度固定不變，另一端與待測物體接觸，再用電位差計測出熱電偶回路的電動勢，就可以求出待測溫度。由于溫差電動勢較低，所以在實驗中利用電位差計來測量。用實驗測定溫差電動勢與測溫端溫度的關(guān)系曲線，稱為溫差電偶的定標。定標方法有兩種：（１）定點法。利用已知的幾個固定點溫度，比方：水的沸點、水的三相點、氮的三相點、某些純金屬的凝固點等，作為已知溫度，測出溫差電偶在這些已知溫度下的電動勢，用最小二乘法以多項式擬合實驗曲線，求出溫差電系數(shù)等常數(shù)。（２）比較法。用標準測溫儀（水銀溫度計）與未知溫差電偶置于同一恒溫加熱器中，改變溫度進行比較，也可作出Ｅ～ｔ定標曲線，本實驗即采用比較法對銅－康銅溫差電偶進行定標。三.儀器銅電阻、電阻箱、標準電阻、微安表、穩(wěn)壓電源、開關(guān)、恒溫裝置、溫度計銅－康銅熱電偶、電勢差計、保溫瓶、控溫保溫管式電爐、水銀溫度計四.實驗內(nèi)容與步驟（一）電阻溫度計的標定與測溫按圖1連接電路，Rt處接標準電阻箱。2.標定，在微安表上各偏轉(zhuǎn)量處刻上對應(yīng)的溫度。本實驗標定范圍為0～100℃。檢驗，用標定好的電阻溫度計分別測量不同樣溫度的水溫，同時與水銀溫度計測出的結(jié)果進行比較。（二）熱電偶標定1.連接電路。將熱電偶的電壓端接到電位差計上“未知”端。注意極性，對銅開，對應(yīng)冷端為正，相反為負。電路如圖3所示。

-康銅熱電偶中康銅斷圖3校準工作電流先將電位差計上功能開關(guān)K調(diào)至“標準”，調(diào)治面板右上角的“電流調(diào)治”旋鈕，使檢流指“0”，此時工作電流即調(diào)好了。測出室溫下的初始電動勢先將K撥至“未知”，爾后，調(diào)治右下方的讀數(shù)盤，使檢流計指“0”，同時讀出溫度計和電位差計上讀數(shù)盤的數(shù)值。要注意的面板上“倍率”開關(guān)，依照電勢差太小，合理選擇倍率。加熱測測量自40℃起，每高升20℃測量一組t和E，測量到260℃。五.數(shù)據(jù)辦理與解析電阻溫度計的標定與測溫（1）電阻溫度計標定表頭表示圖3035404550556065702025。C7580158510905950100電阻溫度計最小刻度5℃。（2）水溫測定記錄酒精溫度計最小分度為1℃；銅電阻溫度計最小分度為5℃。酒精溫度計銅電阻溫度計冷水19.3℃18℃熱水54.6℃53℃1、熱電偶標定次數(shù)t0（℃）（冷端）t（℃）（熱端）δt（℃）（溫差）E（mV）1404026060380804100100501201206140140716016081801809200200102202201124024012260260)3V-01(E

9E-t8E=-1.68886*10-3+0.04801*10-3*t6543210t圖4熱電偶的E～δt關(guān)系從圖4中的擬合結(jié)果能夠獲取，本實驗所使用的銅－康銅熱電偶的溫差電系數(shù)a=10-3℃-1。12實驗名稱霍爾法測量鐵磁資料的磁滯回線和磁化曲線一.目的與要求認識產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的機理。認識用霍爾效應(yīng)測量磁場的原理和基本方法認識鐵磁物質(zhì)的磁化規(guī)律，測定樣品的磁化曲線。測繪樣品的磁滯回線，測定樣品的Hc、Br、Hm、Bm二.原理鐵磁資料的磁化及磁導率鐵磁物質(zhì)的磁化過程很復(fù)雜，這主若是由于它擁有磁滯的特色。一般都是經(jīng)過測量磁化場的磁場強度Ｈ和磁感覺強度Ｂ之間的關(guān)系來研究其磁性規(guī)律的。圖1初步磁化曲線和磁滯回線當鐵磁物質(zhì)中不存在磁化場時，Ｈ和Ｂ均為零，即圖１中Ｂ～Ｈ曲線的坐標原點０。隨著磁化場Ｈ的增加，Ｂ也隨之增加，但兩者之間不是線性關(guān)系。當Ｈ增加到必然值時，Ｂ不再增加（或增加十分緩慢），這說明該物質(zhì)的磁化已達到飽和狀態(tài)。Ｈm和Ｂm分別為飽和時的磁場強度和磁感覺強度（對應(yīng)于圖中ａ點）。若是再使Ｈ逐漸退到零，則與此同時Ｂ也逐漸減少。但是Ｈ和Ｂ對應(yīng)的曲線軌跡其實不沿原曲線軌跡ａ０返回，而是沿另一曲線ａｂ下降到Ｂr，這說明當Ｈ下降為零時，鐵磁物質(zhì)中仍保留必然的磁性，這種現(xiàn)象稱為磁滯，Ｂr稱為剩磁。將磁化場反向，再逐漸增加其強度，直到Ｈ＝－Ｈc，磁感覺強度消失，這說明要除掉剩磁，必定施加反向磁場Ｈc。Ｈc稱為矯頑力。它的大小反響鐵磁資料保持剩磁狀態(tài)的能力。圖１表示，當磁場按Ｈm→０→－Ｈc→－Ｈm→０