1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)： 姓 名: 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 實(shí)驗(yàn)題目電位差計(jì)測(cè)定電阻率實(shí) 驗(yàn) 室物理實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)類別設(shè) 計(jì)環(huán) 境成 績(jī)指導(dǎo)教師電位差計(jì)是利用補(bǔ)償原理和比較法精確測(cè)量直流電位差或電源電動(dòng)勢(shì)的常用儀器，它準(zhǔn)確度高、使用方便，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，還常被用來(lái)精確地間接測(cè)量電流、電阻和校正各種精密電表。在現(xiàn)代工程技術(shù)中電子電位差計(jì)還廣泛用于各種自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)用電位差計(jì)對(duì)電阻的測(cè)定，掌握電位差計(jì)的使用。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.理解電位差計(jì)的工作原理，掌握電位差計(jì)的使用方法。2.能用電位差計(jì)測(cè)定電阻率。3.學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單電路的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)獨(dú)立工作的能力?！驹囼?yàn)原理】1.補(bǔ)償原理在圖

2、1所示的電路中，EX是待測(cè)電源。是電動(dòng)勢(shì)可調(diào)的電源，EX與通過(guò)檢流計(jì)并聯(lián)在一起。調(diào)節(jié)的大小，當(dāng)檢流計(jì)不偏轉(zhuǎn)，即電路中沒(méi)有電流時(shí)，兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)大小相等，互為補(bǔ)償，即EX =，電路達(dá)到平衡。若已知平衡狀態(tài)下的大小，就可以確定EX，這種測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)的方法，叫做補(bǔ)償法。2電位差的工作計(jì)原理用電壓表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)EX，其實(shí)測(cè)量結(jié)果是端電壓，不是電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)閷㈦妷罕聿⒙?lián)到電源兩端，就有電流I通過(guò)電源的內(nèi)部。由于電源有內(nèi)阻r，在電源內(nèi)部不可避免地存在電位降I r，因而電壓表的指示值只是電源端電壓（U =EX -I r）的大小，它小于電動(dòng)勢(shì)。顯然，只有當(dāng)I=0時(shí)，電源的端電壓U才等于電動(dòng)勢(shì)EX。電位差計(jì)

3、就是應(yīng)用補(bǔ)償法的原理將待測(cè)電動(dòng)勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)進(jìn)行比較而進(jìn)行測(cè)量的。其原理如下圖所示，它由兩個(gè)回路組成，上部為工作回路，下部為補(bǔ)償回路。當(dāng)有一恒定的工作電流I流過(guò)電阻R時(shí)，改變滑動(dòng)頭C、D的位置，就能改變C、D間的電位差VCD的大小，測(cè)量時(shí)把滑動(dòng)頭C、D兩端的電壓VCD引出與未知電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行比較。先接通，電流經(jīng)過(guò)AB，在電阻絲上產(chǎn)生電壓降落IR如果接通可能出現(xiàn)3種情況：（1）時(shí)，G中有自右向左的電流；（2）時(shí)，G中有自左向右的電流；（3）=時(shí)，G中無(wú)電流；達(dá)到第三種狀態(tài)時(shí)，即稱作補(bǔ)償狀態(tài)此時(shí)有RnEK1K2K3EsExIRABCDCDGG=固定,保持I不變，再用一個(gè)電動(dòng)勢(shì)替換適當(dāng)縮小CD范圍，使檢流

4、計(jì)不偏轉(zhuǎn)則=兩式比較可得= 由上可得應(yīng)用補(bǔ)償法測(cè)量電位差有以下優(yōu)點(diǎn)：（一） 被測(cè)電動(dòng)勢(shì)E的測(cè)量，只要測(cè)得RX與R之比即可。測(cè)量結(jié)果之準(zhǔn)確性是依賴于標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)及測(cè)量回路電阻的精度，由于標(biāo)準(zhǔn)電池及電阻一般可得較高之準(zhǔn)確性,在應(yīng)用恰當(dāng)靈敏率的檢流計(jì)條件下，能保證測(cè)量精度。（二） 當(dāng)完全補(bǔ)償時(shí)，測(cè)量線路與被測(cè)線路無(wú)電流通過(guò)，故被測(cè)線路電動(dòng)勢(shì)不因接入測(cè)量電路而變化。同理，如果要測(cè)量任一電路兩點(diǎn)間的電位差，只要將待測(cè)兩點(diǎn)接入補(bǔ)償回路代替E，即可測(cè)出。UJ-31型面板如圖3所示，工作原理對(duì)應(yīng)部分說(shuō)明如下表格所示：原理圖UJ-31型電位差計(jì)面板圖r1、r2、r3：電流調(diào)節(jié)盤“校準(zhǔn)”時(shí)旋轉(zhuǎn)面板上三個(gè)粗、中

5、、細(xì)調(diào)節(jié)盤，使檢流計(jì)指零。P：倍率選擇開(kāi)關(guān)“測(cè)量”前根據(jù)被測(cè)電壓的約值預(yù)先選定，讓最大的一位測(cè)量盤用上。未知電壓=測(cè)量盤讀數(shù)倍率（有1或10兩檔）、：測(cè)量盤測(cè)量未知電壓用的粗、中、細(xì)調(diào)節(jié)盤，電位差計(jì)處于被償狀態(tài)可以從這三個(gè)轉(zhuǎn)盤上讀出未知電動(dòng)勢(shì)。粗、細(xì)、短路開(kāi)關(guān)按下“粗”按鈕時(shí)有保護(hù)電阻與檢流計(jì)串聯(lián)，按下“細(xì)”保護(hù)電阻不被短路。S：操作步驟選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行“校準(zhǔn)”時(shí)S旋至“標(biāo)準(zhǔn)”位置，“測(cè)量”時(shí)旋至“未知1”或“未知2”位置，不用時(shí)旋至“斷”位置。圖3 UJ-31型電位差計(jì)面板示意圖 【試驗(yàn)儀器】UJ-31型直流低電勢(shì)電位差計(jì)、A219型直流檢流計(jì)、BC9型飽和標(biāo)準(zhǔn)電池、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、干電池

6、盒（帶干電池）、導(dǎo)線、帶測(cè)電阻絲、電阻實(shí)驗(yàn)板等。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 電位差計(jì)的調(diào)整（1） 參照?qǐng)D3連接電路，調(diào)節(jié)檢流計(jì)的零點(diǎn)。（2） 調(diào)節(jié)工作電流。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S旋轉(zhuǎn)到“標(biāo)準(zhǔn)”位置?！啊毙o指示到1.0186V（此值為標(biāo)準(zhǔn)電池室溫20時(shí)電動(dòng)勢(shì)值）。打開(kāi)穩(wěn)壓電源，使工作電壓處于6V。將電位差計(jì)按鈕“粗”按下，調(diào)節(jié)使檢流計(jì)指示到“零”位置，松開(kāi)“粗”按鈕，按下“細(xì)”按鈕，調(diào)節(jié)再次使檢流計(jì)指示到“零”位置，此時(shí)表示工作電流調(diào)整好。2測(cè)量電阻絲電阻值.（1） 按圖4的線路接線。已知Rx=5.1取Ra:Rb=1000:1。將P置于“1”位置。（2）重新校準(zhǔn)工作電流。（3）測(cè)量電阻電壓。將S旋鈕指示到“未知1

7、”檔，依次調(diào)整讀數(shù)盤I、II、III使電路處于被償狀態(tài)，讀數(shù)盤I、II、III指示的數(shù)值之和為Rx上的電壓Ux。然后將S旋鈕指示到“未知2”位置，測(cè)得電阻Rs上的電壓Us。計(jì)算Rx公式為：R= （6）（4）重復(fù)步驟（2）、（3），測(cè)量六次。將數(shù)據(jù)記錄在表格中。圖4 測(cè)量線路由于電阻測(cè)量采用兩個(gè)電壓降之比，因此，只要在電位差計(jì)工作電流不變的情況下，可以不必用標(biāo)準(zhǔn)電池來(lái)校準(zhǔn)電位差計(jì)的工作電流。在測(cè)量時(shí)，測(cè)量轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K從“未知1”轉(zhuǎn)換到“未知2”時(shí)檢流計(jì)開(kāi)關(guān)K應(yīng)放在“斷”的位置，防止檢流計(jì)受到?jīng)_擊。（5）用游標(biāo)卡尺測(cè)量電阻絲長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲直徑，將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中。【數(shù)據(jù)處理】 次數(shù)

8、12345Ux未知1電壓（v）Us未知2電壓（v）電阻絲直徑（mm）L電阻絲長(zhǎng)度（cm）未知電阻不確定度公式令 電阻絲的直徑不確定度計(jì)算 電阻絲電阻率不確定度計(jì)算 【注意事項(xiàng)】（1） UJ-31型電位差計(jì)量程為17.1mV和171mV待測(cè)電壓一定要在它們的量程內(nèi)。（2） 在測(cè)量過(guò)程中，其工作條件可能發(fā)生變化（如電壓E不穩(wěn)定等），為了保證回路中電流保持不變，每次測(cè)量都要對(duì)工作電流重新校準(zhǔn)。（3） 測(cè)量中所有電源及電池正負(fù)極不能接錯(cuò)，否則補(bǔ)償回路不可能調(diào)到補(bǔ)償狀態(tài)。（4） 標(biāo)準(zhǔn)電池使用時(shí)不可以接錯(cuò)正負(fù)極，嚴(yán)禁短路，流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電池的電流不能大于A不能用電壓表去測(cè)量其電動(dòng)勢(shì)。（5） 在測(cè)量電阻絲的電阻的時(shí)候一定要使其兩端接入電路，不