（完整版）电位差计测电阻率设计实验报告.doc

本word文档可编辑修改 关注我 实时更新 最新资料 大学物理实验设计性实验 --电位差计测金属丝电阻 率 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 实验地点： 建筑 一、【实验目 的】 1.初步了解电位差计 的结构,并学会正确使用； 2了解并掌握电位差 的工 作原理—补偿原理。 3能用电位差计进行电阻率 的测定。 4了解设计性实验 的工 作方法，培养独立工 作 的能力。 5培养对物理实验 的兴趣,为以后在物理上 的发展打下基础。 二、【实验原理】 利用电位差计，通过补偿原理，来测定未知电阻和已知电阻 两端 的电压，利用分压原理，算出未知电阻 的阻值，利用螺旋测微器 和刻度尺测出电阻丝 的长度和横截面积 的直径，通过电阻率公式即可 计算出电阻率。 补偿原理 在图 1 的电路中，设 是电动势可调 的标准电源，是待测电 E0 Ex Ux 池 的电动势（或待测电压），它们 的正负极相对并接，在回路串联 上一只检流计 G，用来检测回路中有无电流通过。设 的内阻为； E0 r0 Ex rx 的内阻为。根据欧姆定律，回路 的总电流为： r 0 E0 E Ex 0 G I r0 r R R x g R r x E x 图 1补偿原理 - 2 - 建筑 电位差原理 如果我们调节 E0使 E0和 Ex相等，由(1)式可知，此时 I=0，回路 无电流通过，即检流计指针不发生偏转。此时称电路 的电位达到补 偿。在电位补偿 的情况下，若已知 E0 的大小，就可确定 Ex 的大小。 这种测定电动势或电压 的方法就叫做补偿法。 E R1 I 0 Rx Rs D C′ A B C Es 1 K G R 2 2 Ex 图 2电位差计原理图 显然，用补偿法测定 Ex，必须要求 E0可调，而且 E0 的最大 值 E0max＞Ex，此外 E0还要在整个测量过程中保持稳定，又能准 确读数。在电位差计中，E0是用一个稳定性好 的电池（E）加上 精密电阻接成 的分压器来代替 的，如图 2所示。 图 2中，由电源 E、限流电阻 R1以及均匀电阻丝 RAD构成 的回路叫做工 作回路。由它提供稳定 的工 作电流 I0，并在电阻 RAD C 上产生均匀 的电压降。改变 B 、 之间 的距离，可以从中引出大 小连续变化 的电压来，起到了与 E0相似 的作用。为了能够准确读 出该电压 的读数，使用一个标准电池进行校准。换接开关K倒向“1” 端，接入标准电池 ES，由 ES、限流电阻 R2、检流计 G和 RBC 构成 的回路称为校准回路。把 B、C固定在适当 的位置（如图中 的 - 3 - 建筑 位置），设 RBC=RS，调节 R1（即调节 I0），总可以使校准回路 的 电流为零，即 RS上 的电压降与 ES之间 的电位差为零，达到补偿。 由欧姆定律可知： ES I E I R I R 即 0（2） S 0 BC 0 S R S 这一过程叫做电位差计 的校准，又称“工 作电流 的标准 化”。 测量 Ex时，把换接开关投向“2端”，接入待测电池 Ex。接入待 测电池 Ex，由 Ex、限流电阻 R2、检流计 G和 RBC’构成了测量回 路。调节 BC’之间 的距离，总可以找到另一位置 BC’，使测量回路 的电流为零，即 RBC’上 的电压降和 Ex之间 的电位差为零，测量 回路达到补偿。设此时 RBC Rx，于是有 Rx E I R I R可推导 Ex ES x 0 BC' 0 x RS 以上这种调节补偿 的方法，叫做“定流变阻”调节法。 UJ361型电位差计 的工 作原理如图 3所示。图中 Ex是待测电动势； ES是标准电池；RS是标准电阻；G是检流计。 E S a b b E x K G a d c B RS A E K1 RP 图 3 UJ-36a型电位差计电路图 当把开关 K掷向 aa端时，标准电池 ES所在回路接通，调节工 - 4 - 建筑 作回路中 的电阻 Rp，即改变通过标准电阻 RS及 RAB 的电流，直 至检流计 G 的指针指零，此时 利用公式 Rx Ux * Rs/Us 三、【实验仪器及介绍】 UJ31型电位差计、检流计、滑线变阻器、直流电阻箱、标准电池、 待测电池、稳压电源、单刀开关、单刀（双刀）双掷开关、待测电阻、 螺旋测微器、刻度尺、导线若干等。 UJ31型电位差计 UJ31型箱式电位差计是一种 标准 检流计 5.7-6.4V 未知 1 未知 2 测量低电势 的电位差计，其测量范 Rn K1 R P1 RP2 RP3 围为1 V