超给力!电位差计测电阻率设计实验报告

1、超给力！电位差计测电阻率设计 实验报告作者:日期:CHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY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：【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一补偿原理。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

2、阻 率公式即可计算出电阻率。补偿原理在图1的电路中，设E0是电动势可调的标准电源，Ex是待 测电池的电动势（或待测电压UX，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E） 的内阻为r0； Ex的内阻为rx。根据欧姆定律，回路的总电流为:Ex 0XRgR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1=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。A >lBEsl.C丿i 4 c 11L_ZkL-j

3、RiDIo'ERs2 P QR2TEx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上产生均匀的电压降。改变B、C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

4、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（如图中的位置），设RBC=RS,调节R1 （即调节10），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:I - EsEs = 1 0 RB = 1 0 RS 即 0（2） 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

5、 差为零，测量回路达到补偿。设此时RBC =x，于是有Rx Ex 二 I°Rbc厂 gRx 可推导 E REs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。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 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

6、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型电位差计图如图所示。调节工作电流（即校准）时分别调节Rpi （粗调）、Rp2仲调）和Rp3 （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。 Rn是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同引 起标准电池电动势变化时，通过调节Rn，使工作电流保持不变。Rx被分成I （汉i）、n匕o.i）和山（、o.ooi）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应 Rx的电压值，电位差计处于补偿状态时可以从这三个转盘上直接读出未知 电动势或未知电压。左下方的“粗”和“细”两个按钮，其作用是：按下 “粗”铵钮，保护电阻和灵

7、敏电流计串联，此时电流计的灵敏度降低；按 下“细”按钮，保护电阻被短路，此时电流计的灵敏度提高。K2为标准电 池和未知电动势的转换开关。标准电池、灵敏电流计、工作电源和未知电 动势Ex由相应的接线柱外接。UJ31型电位差计的使用方法:（1 ）将K2置到“断”，Q置于役1”档或役10”档（视被测量值而定）， 分别接上标准电池、灵敏电流计、工作电源。被测电动势（或电压）接于“未知1”（或“未知2”）。根据温度修正公式计算标准电池的电动势En（t）的值，调节Rn的示值与 其相等。将K2置“标准”档，按下“粗”按钮，调节Rp1、Rp2和Rp3,使 灵敏电流计指针指零，再按下“细”按钮，用Rp2和Rp3

8、精确调节至灵敏 电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。将K2置“未知1” （或 “未知2”）位置，按下“粗”按钮，调节读数转 盘I、n使灵敏电流计指零，再按下“细”按钮，精确调节读数转盘山使 灵敏电流计指零。读数转盘I、n和山的示值乘以相应的倍率后相加，再 乘以K1所用的倍率，即为被测电动势（或电压）Ex。此操作过程称作测 量”。【注意事项】1. 实验前熟悉UJ31型直流电位差计各旋钮、开关和接线端钮的作用。接线路时注意各电源及未知电压的极性。2. 检查并调整电表和电流计的零点，开始时电流计应置于其敏度最低档(>0.01 档)，以后逐步提高灵敏度档次。3. 检流计不能通过较大电流，因此

9、，在C D接入时，电键D按下的时间应尽量 短。4. 接线时，所有电池的正、负极不能接错，否则补偿回路不可能调到补尝状态。5. 标准电池应防止震动、倾斜等，通过的电流不允许大于5'A ,严禁用电压表直接测量它的端电压，实验时接通时间不宜过长；更不能短路。四、【实验内容与步骤】(1) 取待测电阻丝，按照实验电路图连接电路。(2) 电位差计的调零：先将K2打到标准，然后按下粗调 旋钮，调节R1,R2使电位差示数为零,然后弹起粗调旋钮， 按下细调旋钮，调节R3,使电位差示数重新调为零。(3) 电压的测定：将K2打到未知1,读出此时已知电阻 R1=10欧姆的电压示数U1然后将K2打到未知2,读出此 时未知电阻Rx两端的电压示数Ux,(4)