1、邯 鄲 學(xué) 院講 稿20122013學(xué)年 第一學(xué)期分院(系、部)：物理與電氣工程系教 研 室：基礎(chǔ)物理教研室課 程 名 稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)授 課 班 級(jí)： 2011級(jí)電氣工程及自動(dòng)化本科主 講 教 師：谷云高職 稱： 副教授使 用 教 材：普通物理實(shí)驗(yàn)制 作 系 統(tǒng)：word邯鄲學(xué)院制實(shí)驗(yàn)一 制流電路與分壓電路預(yù)習(xí)要點(diǎn)： 1. 制流電路與分壓電路的特征；2. 電流表和電壓表的正確讀書和記錄；3. 有效數(shù)字的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)1. 兩種電路的準(zhǔn)確連線。2. 如何進(jìn)行不同K值的細(xì)調(diào)。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1. 分壓電路的連接；2. 電流表和電壓表的正確讀書和記錄。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解基本儀器的性能和使用方法；2. 掌握

2、制流電路與分壓兩種電路的連接方法、性能和特點(diǎn)；3. 熟悉電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和安全知識(shí)。實(shí)驗(yàn)儀器毫安表、伏特表、直流穩(wěn)壓電源、滑線變阻器、電阻箱、開關(guān)、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)原理制流電路和分壓電路是用來(lái)控制負(fù)載的電流和電壓，使其數(shù)值和范圍達(dá)到預(yù)定的要求。一個(gè)電路一般可分為電源、控制和測(cè)量三部分，測(cè)量電路是先根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定好的，如電流表與負(fù)載串聯(lián)測(cè)負(fù)載中通過(guò)的電流，電壓表與負(fù)載并聯(lián)測(cè)負(fù)載兩端的電壓，這就是測(cè)量電路。負(fù)載可能是容性的、感性的或簡(jiǎn)單的電阻，根據(jù)測(cè)量要求，負(fù)載的電流和電壓在一定范圍內(nèi)變化，這就需要一個(gè)合適的電源。，一般用制流電路和分壓電路兩種控制電路來(lái)控制負(fù)載的電流和電壓，為了更好的控制負(fù)載的電

3、流與電壓，必需了解制流和分壓電路特點(diǎn)。1.滑動(dòng)變阻器總阻值對(duì)限流電路的影響如圖所示，負(fù)載電阻Rz，變阻器總阻值R0，電源電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻不計(jì).當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)頭C的位置，可連續(xù)改變AC間電阻RAC，從而整個(gè)電路電流I隨之變化.根據(jù)全電路歐姆定律令I(lǐng)0=,k=,x=（顯然0x1）則I=.現(xiàn)畫出不同k值時(shí)的Ix圖象，如圖2所示.從圖2中可直觀地看出，當(dāng)k很大時(shí)，電流I的變化范圍較小，表示滑動(dòng)變阻器對(duì)電流的控制作用不大，但電流變化過(guò)程中線性和均勻性較好；當(dāng)k很小時(shí)，我們看到x接近零時(shí)電流變化異常劇烈，其線性很差，給調(diào)節(jié)帶來(lái)很大困難，但電流變化范圍較大.因此，綜合上述分析，為使負(fù)載Rz既能得到較寬的電流調(diào)節(jié)范

4、圍，又能使電流變化均勻，選擇變阻器時(shí)應(yīng)使其總電阻R0大于Rz，一般在25倍為好.2.滑動(dòng)變阻器總阻值對(duì)分壓電路的影響如圖3為分壓電路，當(dāng)滑動(dòng)端C置于某位置時(shí)，負(fù)載Rz上電壓U：U=,其中k=.現(xiàn)仍畫Ux圖.請(qǐng)注意，無(wú)論k取何值，負(fù)載電阻Rz上電壓一定在0E之間變化.并且，當(dāng)k1時(shí)，取近似略去x(1x)項(xiàng)，Ux關(guān)系為U=xE.如圖4為Ux關(guān)系圖象.圖4顯示，當(dāng)k很小時(shí)，x接近1時(shí)，Rz上電壓迅速增加，說(shuō)明此時(shí)調(diào)節(jié)電壓困難；當(dāng)k1時(shí)，Ux基本呈線性關(guān)系，表示調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓變化均勻.因此，選擇分壓電路的滑動(dòng)變阻器時(shí)，從電壓調(diào)節(jié)均勻角度考慮，應(yīng)使R0Rz，但應(yīng)注意不是R0越小越好，因?yàn)樽冏杵髯?/p>

5、值R0很小時(shí)，通過(guò)R0的電流遠(yuǎn)大于負(fù)載Rz上電流，電能主要消耗在變阻器上.實(shí)際分壓電路一般取R0在0.1 Rz0.5 Rz之間為好.應(yīng)當(dāng)指出，滑動(dòng)變阻器的選擇除了注意它的阻值外，還要注意滑動(dòng)變阻器的額定電流問(wèn)題. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、 仔細(xì)觀察電表，記下刻度盤下側(cè)符號(hào)和數(shù)字，說(shuō)明其意義和所用電表的最大誤差。2、 記錄電阻箱級(jí)別，根據(jù)不同檔位確定它的最大容許電流。3、 制流特性的研究：l 按照?qǐng)D1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電阻箱為負(fù)載RZ，取K=0.1，確定RZ，根據(jù)所用的毫安表的量程和RZ的最大容許電流，確定實(shí)驗(yàn)時(shí)的最大電流以及電源的電壓。l 連接電路，檢查后，觀察電流的變化是否符合要求？l 移動(dòng)變阻器的滑頭C

6、，在電流從最小到最大的過(guò)程中，測(cè)量11次電流以及相應(yīng)C在標(biāo)尺上的位置l，并記錄下變阻器繞線部分的長(zhǎng)度l0，以l/l0為橫坐標(biāo)，電流I為縱坐標(biāo)作圖。l 取K=1和K=0.5重復(fù)上述步驟。4、 分壓電路的特性研究：l按照?qǐng)D4電路連線，電阻箱當(dāng)R0，取K=2，確定實(shí)驗(yàn)RZ的值，參照變阻器的額定電流和RZ的容許電流，確定電源電壓的值。l移動(dòng)變阻器的滑頭C，使加在負(fù)載RZ上的電壓從最小到最大的過(guò)程中，測(cè)量11次電壓U及相應(yīng)C在標(biāo)尺上的位置l，并記錄下變阻器繞線部分的長(zhǎng)度l0，以l/l0為橫坐標(biāo)，電壓U電流I為縱坐標(biāo)作圖。l取K=0.1和K=0.5。重復(fù)上述步驟。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要嚴(yán)格按照

7、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn) (接好電路要仔細(xì)核查電路)；2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意電源電壓的選擇，是否會(huì)有電流超過(guò)了最大容許電流等；3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為減小誤差，注意不同K值量程不同。最好滿足測(cè)量值能在量程的2/3以上。4. 注意微調(diào)方法和有效電阻的長(zhǎng)度取向。實(shí)驗(yàn)二 靜 電 場(chǎng) 的 描 繪 在研究靜電現(xiàn)象或電子束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，非常需要了解帶電體周圍的電場(chǎng)分布情況。用計(jì)算方法求解靜電場(chǎng)的分布，一般比較復(fù)雜。因此，常用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)研究或測(cè)繪靜電場(chǎng)。由于靜電場(chǎng)空間不存在任何電荷的運(yùn)動(dòng)，所以就不能簡(jiǎn)單地采用磁電式儀表進(jìn)行直接測(cè)量，而是用模擬法進(jìn)行間接的測(cè)量。 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1、學(xué)習(xí)用模擬法測(cè)繪電場(chǎng)的分布。 2、

8、加深對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的理解。 【實(shí)驗(yàn)原理】 1、模擬的依據(jù) 由電磁場(chǎng)理論知道，穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)和相應(yīng)的靜電場(chǎng)的空間形式是一致的。只要電極形狀已定，電極電勢(shì)不變，空間介質(zhì)均勻，在任何一個(gè)參考點(diǎn)，均有 或 。下面以同軸圓柱形電纜的“靜電場(chǎng)”和相應(yīng)的“穩(wěn)恒電流場(chǎng)”來(lái)討論這種等效性。如圖1所示，圓柱導(dǎo)體A和圓柱殼導(dǎo)體B同軸放置，分別帶等量異號(hào)的電荷。A和B間為真空。由高斯定理可知，其電場(chǎng)線沿經(jīng)向由A向B輻射分布，其等勢(shì)面為一簇同軸圓柱面。因此，只要研究任一垂直軸的橫截面P上的電場(chǎng)分布即可。 如圖1，半徑為 處的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為 式中， 為A（或B）的電荷線密度。其電勢(shì)為 （1） 令 時(shí)， ，則有 代入式（

9、1）得 （2） 或?qū)懗?（3） 距中心 處的場(chǎng)強(qiáng)為 （4） 若A和B之間不是真空，而是充滿不良導(dǎo)體（其電阻率為 ），且A和B分別與電池的正極和負(fù)極相連，如圖2（a)所示，A與B之間形成徑向電流，建立了一個(gè)穩(wěn)恒電流場(chǎng)。同樣地，我們可取厚度為 的同軸圓柱片來(lái)研究。半徑為 到 之間的圓柱片的徑向電阻為 半徑由 到 之間的圓柱片電阻為 （5） 半徑由 到 之間的圓柱片電阻為 （6） 若設(shè) ，則徑向電流為 （7） 距中心 處的電勢(shì)為 （8） 可見式（8）和式（2）具有相同的形式，說(shuō)明穩(wěn)恒電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)的電勢(shì)分布是相同的。顯而易見，穩(wěn)恒電流的電場(chǎng) 與靜電場(chǎng) 的分布也是相同的，因?yàn)?由于穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)和靜電

10、場(chǎng)具有這種等效性，因此，欲測(cè)繪靜電場(chǎng)的分布，只要測(cè)繪相應(yīng)的穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)就行了。 實(shí)際模擬時(shí)，由于電極周圍的電場(chǎng)是空間分布的，等勢(shì)面是一簇互不相交的曲面，為簡(jiǎn)單起見，在此僅研究橫截面上的平面電場(chǎng)分布，如圖2（b)所示。圖3（a）,(b)分別為平行輸電線的模擬電極和橫截面上的電場(chǎng)分布。 2、模擬條件 與靜電場(chǎng)中的空氣介質(zhì)（或真空）相對(duì)應(yīng)，穩(wěn)恒電流電場(chǎng)中的導(dǎo)電物質(zhì)應(yīng)是不良導(dǎo)體（其目的是保持導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體的表面是等勢(shì)面）。本實(shí)驗(yàn)中的導(dǎo)電物質(zhì)是一種導(dǎo)電紙，紙面上均勻地涂有一層很薄的石墨粉，其電導(dǎo)率遠(yuǎn)比金屬電極低，符合模擬條件。3、同軸電纜電場(chǎng)和電勢(shì)分布由上面討論可知同軸電纜的等勢(shì)線是一簇同心圓，

11、距離軸心 處的電勢(shì) 由式（2）決定。由式（2）可導(dǎo)出等勢(shì)線半徑 的表達(dá)式為 （9）式（9)的物理意義很明顯，電勢(shì) 越高（越接近 ），其相應(yīng)的等勢(shì)線半徑 越小。同軸電纜的電場(chǎng)強(qiáng)度 由式（4）決定。電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 與半徑 成反比，越靠近內(nèi)電極A，電場(chǎng)越強(qiáng)，電場(chǎng)線越密。 4、靜電場(chǎng)的描繪方法 由式（4）可知，場(chǎng)強(qiáng) 在數(shù)值上等于電勢(shì)梯度，方向指向電勢(shì)降落的方向。考慮到 是矢量， 是標(biāo)量，從實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)講，測(cè)定電勢(shì)比測(cè)定場(chǎng)強(qiáng)容易實(shí)現(xiàn)，所以可先測(cè)繪等勢(shì)線，然后根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)線正交原理，畫出電場(chǎng)線。這樣就可由等勢(shì)線的間距及電場(chǎng)線的疏密和指向，將抽象的電場(chǎng)形象地反映出來(lái)。5、實(shí)驗(yàn)電路圖4中G為檢流計(jì)，V為電壓

12、表，C為探針，A 、B為正負(fù)電極、E為補(bǔ)償電源，R為分壓器。當(dāng)探索電勢(shì)為 的等勢(shì)線時(shí)，懸空探針C端，調(diào)分壓器R使電壓表的示值為 ，再用探針C去找等勢(shì)點(diǎn)，當(dāng)檢流計(jì)G的指針指零時(shí)，則探針?biāo)谔幍碾妱?shì)為 。移動(dòng)C繼續(xù)尋找與 相同的等勢(shì)點(diǎn)。這種補(bǔ)償電路使用電壓表顯示被測(cè)點(diǎn)的電壓，而電壓表中的電流又不需要由導(dǎo)電紙供給，因而減少了測(cè)量誤差?！緦?shí)驗(yàn)儀器】靜電場(chǎng)測(cè)繪儀（包括模擬電極和電源）、檢流計(jì)、電阻箱、滑動(dòng)變阻器、伏特表、毫米方格紙及導(dǎo)線等。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】 測(cè)繪同軸電纜（模擬同軸圓柱帶電體）的等勢(shì)線簇 1、將毫米方格紙，放在雙層靜電場(chǎng)測(cè)試儀上層的橡膠板上，用彈簧片將其固定。 2、按圖54接好電路，圓柱

13、A中心為正極，外圓B為負(fù)極。調(diào)節(jié)探針使其上下兩針對(duì)齊，保持下探針C與導(dǎo)電紙接觸良好，上探針與方格紙有12mm的距離。 3、接通電源，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為6V。 4、調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使伏特表的讀數(shù)為4V，移動(dòng)探針位置，使檢流計(jì)G的指針指零，則該點(diǎn)的電勢(shì)為4V，用上探針扎孔為記號(hào)。同理，再找出電勢(shì)為4V的若干個(gè)點(diǎn)扎孔為記號(hào)。 5、使伏特表的讀數(shù)分別為5V 4V 3V 2V 1V 重復(fù)步驟4。實(shí)驗(yàn)三 用惠斯通電橋測(cè)量電阻預(yù)習(xí)要點(diǎn)1. 惠斯通電橋原理；2. 交換法原理；實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)1. 惠斯通電橋的組裝、調(diào)節(jié)和測(cè)量。2. 箱式電橋的接法和測(cè)量。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)1. 惠斯通電橋的組裝、調(diào)節(jié)和測(cè)量以及故障的

14、排除。2. 靈敏度的調(diào)節(jié)和測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解惠斯通電橋的結(jié)構(gòu)，掌握惠斯通電橋的工作原理；2. 掌握用滑線式惠斯通電橋測(cè)量電阻；3. 掌握使用箱式直流單臂電橋測(cè)量電阻。實(shí)驗(yàn)儀器滑線式惠斯通電橋，QJ23型箱式直流單臂電橋，直流穩(wěn)壓電源，滑線變阻器(01K或02K)，ZX21型旋轉(zhuǎn)式電阻箱3個(gè)，待測(cè)電阻三個(gè)，檢流計(jì)。實(shí)驗(yàn)原理（一） 惠斯通電橋的原理惠斯通電橋的原理如圖6-l所示。 圖6-1：惠斯通電橋電橋平衡狀態(tài)： I1 RX = I2 R1 I1 R0 = I2 R2兩式相除，得： (1)(1)式稱為電橋的平衡條件。由(1)式得 (2)通常將R1 / R2稱為比率臂，將R0稱為比較臂。靈敏度

15、：需要精確測(cè)量阻值時(shí)，必須用惠斯通電橋，惠斯通電橋適宜于測(cè)量中值電阻(1106)。教學(xué)用惠斯通電橋一般有兩種型式：滑線式和箱式。(二)滑線式惠斯通電橋原理和構(gòu)造：圖6-2 滑線式惠斯通電橋RE對(duì)電路起保護(hù)、調(diào)節(jié)作用。而R同樣起到了保護(hù)檢流計(jì)的作用：當(dāng)滑動(dòng)滑鍵，使檢流計(jì)通過(guò)的電流為0，即電橋處于平衡狀態(tài)： (3)把RX和R0交換位置，可以得到： （4） （5）RE對(duì)電路起保護(hù)、調(diào)節(jié)作用。而R同樣起到了保護(hù)檢流計(jì)的作用：QJ23型箱式直流單臂電橋原理與圖6-2類同，比率臂R1 / R2固定：0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000，旋轉(zhuǎn)比率臂旋鈕即可改變R1 / R2的比值； 實(shí)驗(yàn)

16、步驟(1) 用滑線式惠斯通電橋測(cè)電阻1) 按圖6-2先擺好儀器，再接好線路。穩(wěn)壓電源E撥到“3V”檔(不得撥到“6V”檔，否則電阻絲將發(fā)熱而明顯伸長(zhǎng))；滑鍵D滑到AC中央。經(jīng)教師檢查后，打開穩(wěn)壓電源開關(guān)KE 。 2) 先將Rf和R0調(diào)到最大，用左手按下滑鍵D上的銅片，調(diào)節(jié)R0，使G的指針向“0”移動(dòng)，直到指針最接近“0”為止。調(diào)節(jié)的方法是由電阻箱的高阻檔到低阻檔，(100檔、10檔和1檔)逐個(gè)仔細(xì)調(diào)節(jié)。3) 把Rf的阻值減小至零，細(xì)調(diào)R0的低阻檔，使指針重新接近“0”，這時(shí)電橋基本處于平衡狀態(tài)，接著減小RE，細(xì)調(diào)R0的低阻檔，使電橋平衡。記下R0和L1 。 4）測(cè)量此時(shí)電橋的靈敏度S。5) 把

17、R0和RX的位置對(duì)調(diào)，重復(fù)上述步驟，記錄此時(shí)的和靈敏度。7) 將觸頭稍微變化兩次，重復(fù)上述步驟。(2) 用QJ23型箱式直流單臂電橋測(cè)電阻1) 用連接片接好電源和外接檢流計(jì)上/，將RX接好。2) 根據(jù)RX的粗測(cè)，R0應(yīng)取4位有效數(shù)字的原則(使電阻箱的4個(gè)旋鈕全部利用)，參照下表確定比率臂旋鈕的指示值。RX的粗測(cè)值 ()01010102102103103104104105105106106107電橋比率臂0.0010.010.111010010003) 調(diào)節(jié)R0，使電橋平衡，記錄好此時(shí)的數(shù)據(jù)以及靈敏度。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：眼睛密切注視檢流計(jì)G，若指針迅速偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通過(guò)G的電流很大，應(yīng)迅速松開手指，以免

18、燒壞檢流計(jì)。 在調(diào)節(jié)R0時(shí)，如果檢流計(jì)不偏轉(zhuǎn)或始終偏向一邊，應(yīng)檢查電路連接是否正確以及接觸良好，各處接線特別是電源B和檢流計(jì)G接線是否旋緊。為保護(hù)檢流計(jì)，在使用按鈕開關(guān)時(shí)，應(yīng)用手指壓緊開關(guān)而不要“旋死”。按下開關(guān)G0、G1和B0的時(shí)間不能長(zhǎng)。檢流計(jì)指針總偏向一邊，可能是比率臂（倍率）C選擇不恰當(dāng)，此時(shí)只要改變C的值，就能使指針偏向另一邊。另一種可能是四個(gè)橋臂中有一個(gè)橋臂斷開，或者兩個(gè)正對(duì)的橋臂同時(shí)斷開。 實(shí)驗(yàn)完畢后，應(yīng)檢查各按鈕開關(guān)是否均已松開，再關(guān)閉電源；否則，將會(huì)損壞電源。思考題(1) 電橋由哪幾部分組成? 電橋平衡的條件是什么?(2) 用滑線式惠斯通電橋測(cè)電阻時(shí)，電橋的平衡條件是什么?

19、滑鍵D在什么位置時(shí)，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差最小?(3) 用滑線式惠斯通電橋測(cè)電阻時(shí)，把R0和RX交換位置后，待測(cè)電阻RX的計(jì)算公式與交換前的計(jì)算公式有何不同?(4) 若待測(cè)電阻RX的一個(gè)接頭接觸不良，電橋能否調(diào)至平衡?(5) 用QJ23型直流單臂電橋測(cè)電阻時(shí)，確定比率臂旋鈕指示值的原則是什么? 如果一個(gè)待測(cè)電阻的大概數(shù)值為35k，比率臂旋鈕的指示值應(yīng)為多少?實(shí)驗(yàn)四 用電位差計(jì)測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 電位差計(jì)是一種精密測(cè)量?jī)x器，應(yīng)用甚廣，不但可用來(lái)精確測(cè)量電動(dòng)勢(shì)(或電壓)、電流、電阻等，還可用來(lái)校準(zhǔn)精密電表在非電參量的電測(cè)法中也占有重要的地位 電位差計(jì)分板式和箱式兩種，板式電位差計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀

20、、便于分析討論等優(yōu)點(diǎn)，但它的電阻絲不可能完全均勻，長(zhǎng)度也不十分準(zhǔn)確，存在一定的測(cè)量誤差，且體積大，使用不便，箱式電位差計(jì)克服了板式電位差計(jì)的缺點(diǎn)，準(zhǔn)確度更高，更為實(shí)用 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用補(bǔ)償法測(cè)電動(dòng)勢(shì)的原理，了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu) 2掌握用電位差計(jì)測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法 儀器與用具 板式電位差計(jì)，直流電源，標(biāo)準(zhǔn)電池，檢流計(jì)，電阻箱，滑線電阻，待測(cè)電池，開關(guān)等 實(shí)驗(yàn)原理 用電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)，其原理如圖61所示，其中為待測(cè)電動(dòng)勢(shì)，為數(shù)值已知并且可以調(diào)節(jié)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)調(diào)節(jié)使檢流計(jì)指示為零，則表示待測(cè)電動(dòng)勢(shì)與此時(shí)的大小相等，這時(shí)我們稱電路達(dá)到補(bǔ)償用這種方法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)(或電位差)稱為補(bǔ)償法使被測(cè)電動(dòng)勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)

21、電動(dòng)勢(shì)比較，電位差計(jì)就是依據(jù)此原理設(shè)計(jì)制成的儀器 圖61 實(shí)用電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)的原理如圖6-2所示，將電源，限流電阻和粗細(xì)均勻的滑線電阻串聯(lián)成閉合電路，稱為輔助回路，調(diào)節(jié)，使電路中有一恒定的電流通過(guò)，上有兩個(gè)滑動(dòng)頭、，移動(dòng)、，不僅能改變的值，同時(shí)也可以改變的值的大小，所以相當(dāng)于圖6-1中的，是一個(gè)可以調(diào)節(jié)數(shù)值大小的電源 用板式電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)(電位差)分兩步進(jìn)行： 1 1校準(zhǔn)電位差計(jì)，將轉(zhuǎn)換開關(guān)倒向，則組成校準(zhǔn)工作電流回路，調(diào)節(jié)限流電阻，改變工作回路中的電流，并調(diào)節(jié)、滑動(dòng)頭，使 圖62 (6-1) 這時(shí)檢流計(jì)中無(wú)電流通過(guò)，、間的電壓恰好與標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)相等，即電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)，這時(shí)工作回

22、路中的電流就被精確的校準(zhǔn)到所需要的電流值，這一步驟稱為電位差計(jì)校準(zhǔn) 2測(cè)量未知電動(dòng)勢(shì)，保持輔助回路電流不變，將轉(zhuǎn)換開關(guān)倒向X，且調(diào)節(jié)滑動(dòng)頭、的位置至、，則組成測(cè)量回路，若、的位置合適，使電壓,則 (62) 比較(6-1)式和(6-2)式得 得 (6-3) 因電阻絲是粗細(xì)均勻的，電阻之比等于相應(yīng)長(zhǎng)度之比，所以 (6-4) 、可測(cè)出來(lái)，為已知，則根據(jù)(6-4)式可計(jì)算得 2 2測(cè)電池內(nèi)阻將與并聯(lián)，測(cè)出端電壓，根據(jù)即可求出 (65) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 圖63 圖64 板式電位差計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示，電阻絲長(zhǎng)11米，往復(fù)繞在11個(gè)插孔上，依孔號(hào)順序，相鄰兩插孔電阻絲長(zhǎng)1米，插頭作粗調(diào)節(jié)，可插在插孔0、1、2

23、10中任一位置（圖中聯(lián)在6號(hào)孔）、電阻絲下面有一根帶刻度的米尺，觸頭可在上滑動(dòng)，進(jìn)行微調(diào)移動(dòng)、兩個(gè)觸頭便可獲得所需要的電壓，使電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài) (1)校準(zhǔn)電位差計(jì)，按圖6-3連接電路，接通開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻使電壓指示約為2.2伏(0.20伏/米)，將開關(guān)倒向標(biāo)準(zhǔn)電池的接線端鈕，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值(例如1.01861伏)，將活動(dòng)插頭插入合適的插孔，并滑動(dòng)觸頭，使檢流計(jì)指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，合上開關(guān)，進(jìn)一步細(xì)調(diào)的位置，使，電位差計(jì)已調(diào)準(zhǔn)，以后保持工作電流不變，讀取間電阻絲和長(zhǎng)度值 (2)將轉(zhuǎn)換開關(guān)倒向，根據(jù)待測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)的估計(jì)值，調(diào)整、調(diào)整兩個(gè)活動(dòng)觸頭在合適的位置，使，記錄此時(shí)、間的電阻絲的長(zhǎng)

24、度值 按以上步驟重復(fù)測(cè)量五次，取和的平均值代入(6-4)式計(jì)算值 (3)根據(jù)實(shí)際情況估計(jì)和的絕對(duì)誤差，并計(jì)算的相對(duì)誤差 2測(cè)量干電池的內(nèi)電阻 為了測(cè)量干電池的內(nèi)阻，可把干電池同一已知電阻(用電阻箱)構(gòu)成6-4所示回路，合上開關(guān)，電路中沒(méi)有電流通過(guò)，內(nèi)阻 (6-6) 式中為干電池放電的外電阻 測(cè)外電阻時(shí)的內(nèi)電阻 測(cè)量時(shí)，將圖6-4中的、兩接線端接到圖6-3的對(duì)應(yīng)點(diǎn)、上去，仿照測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法，平衡時(shí)，讀取此時(shí)對(duì)應(yīng)、間電阻絲長(zhǎng)度的數(shù)值，重新調(diào)整，測(cè)量五次，求其平均值注意：被測(cè)電池應(yīng)是斷續(xù)放電，可以證明，(6-5)式可改寫為： (6-7) 用上式計(jì)算出干電池的內(nèi)阻 思考與問(wèn)答 1為什么電位差計(jì)能測(cè)量電

25、池的電動(dòng)勢(shì)，而不是端電壓? 2在測(cè)量中，調(diào)節(jié)電位差計(jì)補(bǔ)償，發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)總偏一邊，其原因是什么? 3試設(shè)計(jì)用電位差計(jì)精確測(cè)電阻電路并說(shuō)明測(cè)量原理 實(shí)驗(yàn)五 電子束的偏轉(zhuǎn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1研究帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律 2了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)原理 儀器與用具 EBe-1型電子束實(shí)驗(yàn)儀，萬(wàn)用電表、直流電源等 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是用電子束測(cè)試儀的電子束線管來(lái)觀測(cè)電子束偏轉(zhuǎn)規(guī)律的電子束線管常見的有示波管和顯像管兩種示波管已在示波器實(shí)驗(yàn)中作了介紹；顯像管的結(jié)構(gòu)與示波管基本相同，其不同之處是顯像管中電子束線采用磁偏，由于磁偏比電偏有效得多因此，顯像管屏寬闊而管身短小電子束線管工作時(shí)，陰極K發(fā)射出的電子其平均

26、初速度很小，可以認(rèn)為是零而在陽(yáng)極電壓的作用下，電子被加速設(shè)加速陽(yáng)極對(duì)陰極的電位是，由動(dòng)能定理可知，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)的速度滿足下列關(guān)系式： (151) (152) 1電子束的電偏 被加速后的電子按圖15-1的方式進(jìn)入平行極板之間的均勻電場(chǎng)，電子垂直入射后，在電場(chǎng)內(nèi)受到向上的電場(chǎng)力(忽略重力的作用)，則電子在場(chǎng)內(nèi)作加速運(yùn)動(dòng)，其加速度，是偏轉(zhuǎn)板間的電壓，也就是偏轉(zhuǎn)電壓，在場(chǎng)中飛行的時(shí)間電子從B飛出電場(chǎng)后，由于受到的合外力近似零， 圖151于是電子幾乎作勻速直線運(yùn)動(dòng)，一直打到熒光屏上的P點(diǎn)，偏離X軸的距離 (153) 其中，是一個(gè)與偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的幾何尺寸有關(guān)的常數(shù)，可見，電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是：電子束線偏離X軸(熒

27、光屏中心)的距離，在加速電壓一定時(shí)，與偏轉(zhuǎn)板兩端的電壓成正比；在偏轉(zhuǎn)電壓一定時(shí)，與加速電壓成反比 2電子束的磁偏 當(dāng)加速后的電子按圖15-2的方式進(jìn)入由亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)時(shí)，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=KI(K是與線圈半徑有關(guān)的常數(shù)，I是線圈中的電流強(qiáng)度)，電子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)半徑是 (15-4) 電子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)將沿切線方向飛出，作勻速直線運(yùn)動(dòng)，直射到熒光屏P點(diǎn)上，當(dāng)，很小，而，偏轉(zhuǎn)距離 (15-5) 將(15-4)式代入上式得 (15-6) 聯(lián)立(15-1)和(15-6)解得 (15-7)式中，也是一個(gè)與偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)幾何尺寸有關(guān)的常數(shù)所以磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是：電子束線的偏轉(zhuǎn)距離，

28、在加速電壓一定時(shí)與偏轉(zhuǎn)電流成正比；在偏轉(zhuǎn)電流一定時(shí)，與加速電壓的平方根成反比 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)是用EBe-1型電子束實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先閱讀實(shí)驗(yàn)室提供的儀器使用說(shuō)明，仔細(xì)觀察儀器。按電偏原理圖和磁偏原理圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 1 1 觀察儀器結(jié)構(gòu)和功能，按照儀器面板上的電偏（X偏轉(zhuǎn)或Y偏）原理圖接好線路圖。 接通“電源”，調(diào)節(jié)“高壓調(diào)節(jié)”， “輔助聚集”，驗(yàn)證示波管中電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，將“X位移”、“Y位移”、 “亮度”旋鈕置于中間位置，在示波管熒光屏上出現(xiàn)光斑，調(diào)整“聚焦”、“亮度”等旋鈕使光斑成一清晰的亮點(diǎn)旋轉(zhuǎn)“X位移”、 “Y位移”旋鈕可以改變亮點(diǎn)的位置，使亮點(diǎn)位于正中央，然后進(jìn)行測(cè)量（注意，反向偏轉(zhuǎn)時(shí)

29、要改變偏轉(zhuǎn)電壓的極性）。偏轉(zhuǎn)距離可以在熒光屏的坐標(biāo)尺上直接讀出，加速電壓由電子束測(cè)試儀上的高壓表直接讀出，旋轉(zhuǎn)“高壓調(diào)節(jié)”旋鈕可以得到不同的加速電壓偏轉(zhuǎn)電壓也由儀表直接測(cè)量電偏特性可按下表進(jìn)行測(cè)量。 D/左（下）右（上）-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.01=2=3= 2研究示波管中磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的規(guī)律 按照儀器面板上的磁偏說(shuō)明接好線路圖，接通“電源”，調(diào)整“亮度”、“聚焦” 、“X位移”、 “Y位移”等旋鈕，使示波管熒光屏上出現(xiàn)清晰的亮點(diǎn)，改變勵(lì)磁電流I，可以觀察到亮點(diǎn)的移動(dòng)，顯然，這是電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用的結(jié)果。將電流調(diào)到“0”，調(diào)節(jié)“X位移”、 “Y位移”使

30、亮點(diǎn)至正中心。然后開始測(cè)量。（均勻磁場(chǎng)是由一對(duì)通電的亥姆霍茲線圈產(chǎn)生）磁偏特性可按下表進(jìn)行測(cè)量。 D/下上-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.01=2=3= 數(shù)據(jù)處理 取偏轉(zhuǎn)距離為橫軸，偏轉(zhuǎn)電壓(電流)為縱軸，作出加速電壓一定時(shí)的直線作平行橫軸的直線來(lái)驗(yàn)證偏轉(zhuǎn)電壓(電流)一定時(shí)的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，最后歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 注意事項(xiàng) 1各個(gè)陽(yáng)極電壓很高，在觀察儀器各部分及測(cè)量時(shí)，要注意安全 2電子束線管內(nèi)的真空度很高，而外殼是玻璃，容易碰碎飛濺，操作安放時(shí)，必須注意安全、可靠 3聚焦點(diǎn)的亮度太強(qiáng)會(huì)灼傷熒光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)盡可能適當(dāng)降低亮度，減少光點(diǎn)在某一點(diǎn)停留的時(shí)間 思考與問(wèn)答

31、1電子束偏轉(zhuǎn)的方法有幾種?它們的規(guī)律是什么? 2示波管與顯像管有什么區(qū)別? 3怎樣電子束線管檢查周圍空間的地磁場(chǎng)?如何消除地磁場(chǎng)的影響 4為了使電子束到達(dá)熒光屏上的任一點(diǎn)，對(duì)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)有何要求? 5根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答 (1)在加速電壓不變的條件下，偏轉(zhuǎn)距離是否與偏轉(zhuǎn)電壓(電流)成正比? (2)在偏轉(zhuǎn)電壓(電流)不變的條件下，偏轉(zhuǎn)距離與加速電壓有什么關(guān)系? 6怎樣檢查電子束線管周圍空間的地磁場(chǎng)? 實(shí)驗(yàn)六 霍爾效應(yīng)1879年，美國(guó)普多金斯大學(xué)研究生霍爾，在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一電流垂直于外磁場(chǎng)方向流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的導(dǎo)體兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一電勢(shì)差，后來(lái)人們將這種現(xiàn)象稱為霍爾

32、效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)差稱為霍爾電壓。由于半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比較明顯，因此隨著半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)展，霍爾效應(yīng)的應(yīng)用也日益廣泛。目前，使用的半導(dǎo)體材料主要有GaAs、InSb、Ge等，用它們制成的霍爾傳感器，已在許多類型儀器上使用。根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的霍爾元件具有頻率響應(yīng)寬（從直流到微波）、小型、無(wú)接觸、測(cè)量使用壽命長(zhǎng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是溫度影響較顯著，但霍爾元件在測(cè)試，自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等方面仍得到極為廣泛的應(yīng)用。用它制成的磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x器，特斯拉計(jì)，測(cè)量范圍可從100的強(qiáng)磁場(chǎng)到107T的弱磁場(chǎng)，測(cè)量精度可從1%到0.01%。即可測(cè)量直流磁場(chǎng)亦可測(cè)量交流磁場(chǎng)，及測(cè)量脈沖為ms甚至為us的脈沖磁

33、場(chǎng)。還可用它來(lái)制作磁讀頭、磁羅盤、轉(zhuǎn)速儀和隔離器（在A端輸入時(shí)，在B端有輸出，而從B端輸入時(shí)，在A端卻得不到輸出，具有單向傳遞信息的特點(diǎn)）。但霍爾電壓和內(nèi)阻存在一定的溫度系數(shù)，并受輸入電流的影響，所以測(cè)量精確度較低?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解霍爾器件的工作特性。2掌握霍爾器件測(cè)量磁場(chǎng)的工作原理。3用霍爾器件測(cè)量長(zhǎng)直螺線管的磁場(chǎng)分布。4考查一對(duì)共軸線圈的磁耦合度?！緦?shí)驗(yàn)儀器】長(zhǎng)直螺線管、亥姆霍茲線圈、霍爾效應(yīng)測(cè)磁儀、霍爾傳感器等?！緦?shí)驗(yàn)原理】1霍爾器件測(cè)量磁場(chǎng)的原理?如圖381所示，有N型半導(dǎo)體材料制成的霍爾傳感器，長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為b，厚為d，其四個(gè)側(cè)面各焊有一個(gè)電極1、2、3、4。將其放在如圖所示的垂直磁

34、場(chǎng)中，沿3、4兩個(gè)側(cè)面通以電流I，電流密度為J，則電子將沿負(fù)J方向以速度運(yùn)動(dòng)，此電子將受到垂直方向磁場(chǎng)B的洛侖茲力作用，造成電子在半導(dǎo)體薄片的1測(cè)積累過(guò)量的負(fù)電荷，2側(cè)積累過(guò)量的正電荷。因此在薄片中產(chǎn)生了由2側(cè)指向1側(cè)的電場(chǎng)，該電場(chǎng)對(duì)電子的作用力，與反向，當(dāng)兩種力相平衡時(shí)，便出現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，1、2兩側(cè)面將建立起穩(wěn)定的電壓，此種效應(yīng)為霍爾效應(yīng)，由此而產(chǎn)生的電壓叫霍爾電壓，1、2端輸出的霍爾電壓可由數(shù)顯電壓表測(cè)量并顯示出來(lái)。如果半導(dǎo)體中電流I是穩(wěn)定而均勻的，則電流密度J的大小為 （381）式中b為矩形導(dǎo)體的寬，d為其厚度，則bd為半導(dǎo)體垂直于電流方向的截面積。如果半導(dǎo)體所在范圍內(nèi)，磁場(chǎng)B也是均勻的，

35、則霍耳電場(chǎng)也是均勻的，大小為 （382）霍耳電場(chǎng)使電子受到一與洛侖茲力Fm相反的電場(chǎng)力Fe，將阻止電子繼續(xù)遷移，隨著電荷積累的增加，霍耳電場(chǎng)的電場(chǎng)力也增大，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，F(xiàn)m與Fe大小相等，電荷積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，形成穩(wěn)定的霍耳電壓，這時(shí)根據(jù)Fm=Fe有 （383）將（382）式代入（383）式得 （384）式中、容易測(cè)量，但電子速度難測(cè)，為此將變成與I有關(guān)的參數(shù)。根據(jù)歐姆定理電流密度，為載流子的濃度，得，故有 （385）將（385）式代入（384）式得令，則有 （386）式中，為霍耳系數(shù)，通常定義，稱為靈敏度，這時(shí)式（386）可寫為 （387）由和的定義可知，對(duì)于一給定的霍耳傳感器，和有唯

36、一確定的值，在電流I不變的情況下，與B有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。據(jù)此，若已知，只要測(cè)得I和就可計(jì)算出B值，這就是霍耳傳感器測(cè)磁場(chǎng)的原理。當(dāng)?shù)膯挝粸閙V，I的單位為mA，B的單位為T（特斯拉）時(shí)，的單位為mV/（mAT）。對(duì)測(cè)磁場(chǎng)而言，越大越好，從式中可見，由于金屬的電子濃度很大，顯然它的不可能很大，因此金屬不宜制作霍爾元件，常用半導(dǎo)體材料制成測(cè)磁場(chǎng)的霍耳傳感器。同時(shí)也可看出，霍爾元件的厚度d愈小，就愈大。因此在制作霍爾元件時(shí)，往往采用減小d的辦法來(lái)提高靈敏度，但也并非越薄越好，因?yàn)閐愈小，元件的輸入和輸出電阻會(huì)因此而增加，對(duì)整個(gè)電路輸出不利，一般要求元件長(zhǎng)寬之比大于等于2，目前市場(chǎng)上供應(yīng)的霍爾元件的幾何

37、尺寸有：長(zhǎng)寬厚為420.2mm3、630.2mm3和840.2mm3等幾種規(guī)格。2伴隨霍耳效應(yīng)產(chǎn)生的幾種副效應(yīng)在研究磁場(chǎng)中導(dǎo)體或半導(dǎo)體的通電過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生一些不可避免的副效應(yīng)，由于這些副效應(yīng)產(chǎn)生的附加電勢(shì)差疊加在霍耳電壓上，形成了測(cè)量中的系統(tǒng)誤差，這些副效應(yīng)有：（1）愛廷豪森效應(yīng)? 由于電子的速度服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，各電子的速度不相同，它們所受的洛侖茲力不同，因此偏轉(zhuǎn)程度不同。由于不同速度的電子有不同的能量，故會(huì)在方向形成溫度梯度，而且在電壓引線處，電極材料與霍耳元件材料不同，從而在方向產(chǎn)生電勢(shì)差，。（2）能斯特效應(yīng)? 由于兩個(gè)電流引線3、4焊點(diǎn)處的電阻不同，通電后在兩電極處發(fā)熱程度不同，因而在

38、3、4間形成溫度差，從而產(chǎn)生熱擴(kuò)散電流，這個(gè)電流在磁場(chǎng)作用下，也會(huì)在方向產(chǎn)生電勢(shì)差。 （3）里紀(jì)勒杜克效應(yīng)? 與能斯特效應(yīng)類似，在1、2電極兩端直接產(chǎn)生一溫差電動(dòng)勢(shì)。（4）不等勢(shì)電勢(shì)差? 如圖382所示，當(dāng)霍耳傳感器通電時(shí)，在內(nèi)部形成等勢(shì)面，在電極1、2間往往存在一定電勢(shì)差，此電勢(shì)差稱為不等勢(shì)電勢(shì)差。這些副效應(yīng)帶來(lái)了附加電勢(shì)差，形成了測(cè)量中的系統(tǒng)誤差，以至霍耳電壓測(cè)量誤差較大，為了減小和消除這些附加電勢(shì)差，常利用這些電勢(shì)差與電流I、磁場(chǎng)B方向的關(guān)系，通過(guò)改變I、B方向，將所測(cè)結(jié)果求和并取平均值，這樣，基本上可消除（2）、（3）、（4）效應(yīng)帶來(lái)的誤差，（1）效應(yīng)帶來(lái)的附加電勢(shì)差雖不能消除，但由于

39、其影響很小，可以忽略。由于不等勢(shì)電勢(shì)差的影響較大，本實(shí)驗(yàn)將著重考慮如何消除的影響。為了消除不等勢(shì)電壓，實(shí)驗(yàn)中常用換測(cè)法（異號(hào)法），即取電流和磁場(chǎng)的四種工作狀態(tài)，測(cè)出結(jié)果，求其平均值。在圖381中，設(shè)所示的電流I和磁場(chǎng)的方向?yàn)檎较颍瑒t此時(shí)不等勢(shì)電壓也為正，下面的討論，凡與圖示方向相反的均為負(fù)方向。四種工作狀態(tài)測(cè)量的情況表示如下：， 測(cè)得1、2端電壓為 （388a）， 測(cè)得1、2端電壓為 （388b）， 測(cè)得1、2端電壓為 （388c）， 測(cè)得1、2端電壓為 （388d）由上面四個(gè)式子，可得霍耳電壓為 （389）可見，通過(guò)四種工作狀態(tài)的換測(cè)，不等勢(shì)電壓被消除了，同時(shí)溫差引起的附加電壓也可以消除。

40、式（389）中的、分別為每一工作狀態(tài)時(shí)所測(cè)得的電壓值，其中和本身就是負(fù)電壓。因此式（389）可改寫為 （3810）3誤差分析及改進(jìn)措施以上敘述了幾種副效應(yīng)帶來(lái)的附加電勢(shì)差，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)多次改變B、I的方向來(lái)測(cè)量，這樣做，電路較繁瑣，操作起來(lái)也很麻煩。由于系統(tǒng)誤差中影響最大的是不等勢(shì)電勢(shì)差，下面介紹一種方法可直接消除不等勢(shì)電勢(shì)差的影響，不用多次改變B、I方向。如圖383所示，將圖382中電極2引線處焊上兩個(gè)電極引線5、6，并在5、6間連接一可變電阻，其滑動(dòng)端作為另一引出線2，將線路完全接通后，可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸頭2，使數(shù)字電壓表所測(cè)電壓為零，這樣就消除了1、2兩引線間的不等勢(shì)電勢(shì)差，而且還可以測(cè)出不等

41、勢(shì)電勢(shì)差的大小。本霍爾效應(yīng)測(cè)磁儀的霍爾電壓測(cè)量部分就采用了這種電路，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程變得較為容易操作，不過(guò)實(shí)驗(yàn)前要首先進(jìn)行霍爾輸出電壓的調(diào)零，以消除霍爾器件的“不等位電勢(shì)”。在測(cè)量過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，使霍爾元件與螺線管磁場(chǎng)不垂直，或霍爾元件中電流與磁場(chǎng)不垂直，也會(huì)引入系統(tǒng)誤差。4載流長(zhǎng)直螺線管中的磁場(chǎng)從電磁學(xué)中我們知道，螺線管是繞在園柱面上的螺旋型線圈。對(duì)于密繞的螺線管來(lái)說(shuō)，可以近似地看成是一系列園線圈并排起來(lái)組成的。如果其半徑為R、總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，單位長(zhǎng)度的匝數(shù)為n，并取螺線管的軸線為X軸，其中心點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，則（1）對(duì)于無(wú)限長(zhǎng)螺線管L或LR的有限長(zhǎng)螺線管，其軸線上的磁場(chǎng)是一個(gè)均勻磁場(chǎng)，且等于： （3811）式中真空磁導(dǎo)率；n單位長(zhǎng)度的線圈匝數(shù)；I線圈的勵(lì)磁電流。（2）對(duì)于半無(wú)限長(zhǎng)螺線管的一端或有限長(zhǎng)螺線管兩端口的磁場(chǎng)為：即端口處磁感應(yīng)強(qiáng)度為中部磁感應(yīng)強(qiáng)度的一半，如圖384所示。5亥姆霍茲線圈及其耦合度兩個(gè)匝數(shù)相等、間距等于其半徑，并通以同向、等值電流的共軸線圈，叫亥姆霍茲線圈，如圖385所示。下面，我們來(lái)研究亥姆霍茲線圈兩圓心間軸線上的磁場(chǎng)。設(shè)圖385中每個(gè)線圈為N匝，兩線圈間距為，取線圈軸線上距兩線圈等距離的點(diǎn)為原點(diǎn)，軸線為軸，則在兩線圈圓