大学物理设计性实验

评分:大学物理实验设计性实验实验报告实验题目班级：姓名：学号：_指导教师：表头参数的测定实验目的了解箱式电位差计的工作原理和结构特点。测量表头的三个重要的参数:内阻Rg,满偏电流（量程）Ig,等级a。学会使用箱式电位差计以及用电位差计测量表头的参数。测出校准数据，画出校准曲线。实验仪器UJ36a箱式电位差计、标准电池、稳压电源、电阻箱、标准电阻、待测表头。实验原理及内容1.电位差计的原理及结构电位差计根据补偿法原理制成。补偿原理：利用补偿原理所构成的仪器，称为电位差计。电位差计原理如图1所示，它由两个回路组成。电源E、可调电阻R、电阻Rab、开关K1,把K拨向E0端，调节R，以改变辅助回路的电流。当检流计指零时，电阻Rcd=RS，两端的电位差恰与外补偿回路中标准电池的电动势相等，即ES=I0RS，此时称电路达到补偿。电流I0称为已标准化的电流，工作电流标准化后，紧接着把K拨向EX端，改变滑动触头C、D位置到C'、D'，使检流计又一次指零，这时C’、D'间电位差恰和待测电动势相等。设C’、D’间的电阻为RX，则未知电动势(1)(1)用电位差计测表头的内阻Rg利用串联电阻分压原理，将标准电阻Rs和待测表头串联，分别测出标准

XR电阻和待测表头两端的电压Us,Ug,根据RgR=UguSsXR如图2所示。O电位差IOO电位差IO图2用箱式电位差计校正电压表用箱式电位差计校正电压表用箱式电位差计校正电压表，如图4所示.由于电位差计量程很小，一般不能直接与待校表测量同一电压值，而是将两个相差较大的标准电阻R10和R20串联起来，电位差计只测量较小电阻r20上两端电压。就可以计算出电压表两端电压。例如，若R20=nR10,(本实验取n=100)。电位差计平衡时，读数为气，则电压表两端电压的电压为Us=(n+1)USo对应的电压表读数作为的气，将各个Us值相应的Ux值比较，得到电表各示值的误差△U=Us-Ux,以Ux值为横轴，以指示值的误差AU为纵轴作校正曲线，并确定被标准校表的级别:。aX100%待校表箱式电位差计+箱式电位差计6

aX100%待校表箱式电位差计+箱式电位差计6表头量程的测量将标准电阻RS,电阻箱，表头串联，调节电阻箱使表头达到满偏时用电位差计测出标准电阻两端的电压U后可得表头的量程为/广U/七。如图5所示。图5实验步骤1.用电位差计测电流表的内阻按图接好实验电路（注意电位差计的极性），将电位差计倍率开关选择

1，将电键开关打向“标准”，调节工作电流调节电阻，使检流计的指针指在中央0刻度处。将转换开关打到“未知”，合上开关K1，调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计再次指向中央零刻度处，记录下步进盘读数A］和滑线盘读数B1.将电位差计接至待测表头两端，闭合开关K1,重新调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计再次指零，记录下步进盘的读数A2和滑线盘读数B2.根据电位差计的读数原理可得，标准电阻两端的电压U=A1+B1,表头G两端的电压U「A2+B2，则根据内阻计算公式R广膈XRs可得求得内■'s阻R=(A2+B2)*Rs/(A1+B1)g2用电位差计校正电压表(1)按图4连接好电路，标准电阻R10和R20取适当的值(本实验取R10,R20分别为10欧姆.990欧姆)，差值应较大，比值为1：99。串联起来，R10两端接在电位差计的“未知”接线柱上。(2)校准电位差计的工作电流。将电位差计的电键开关打到“未知”，将倍率开关打到X1.调节滑线变阻器使电压表的值依次为0.30V，0.60V，0.90V，1.20V，1.50V，1.80V，2.10V，2.40V，2.70V，3.00V同时记下相应的R20的端电压，再调节滑线变阻器使电压表的值依次为3.00V，2.70V,2.40V，2.10V，1.80V，1.50V，1.20V，0.90V,0.60V,0.30V，记下R20的端电压。(3)根据r20的端电压计算出R10和r20两端的电压，并与电压表的读数进行比较，计算出该电压表的等级度并做出校正曲线。3表头量程的测量按图连接好实验电路，将电位差计倍率开关选择x1，将电键开关打向“标准”，调节工作电流调节电阻，使检流计的指针指在中央0刻度处。合上开关，调节变阻箱和电源，使表头指针达到满偏(即电流为最大)。将电位差计的电键打到“未知”，调节步进读数盘和滑线读数盘使检流计的指针指零，记录下读数Is。流过标准电阻的电流即为表头的最大电流即表头的量程，即I=Is，RS实验原始数据纪录表1.表头内阻的测定倍率:_X1标准电阻取值Rs:100Q测量次数12345电位差计的表盘读数Us⑴Ug⑴Us(2)Ug⑵Us(3)Ug⑶Us(4)Ug⑷Us(5)Ug(5)100.30156.3082.90129.9159.4592.9245.9571.6015.0023.462.校正电压表倍率:X1标准电阻取值:R10:_保_QR20:990Q

待校电压表示值U(V)0.300.600.901.201.501.802.102.402.703.00标准电阻t2.705.808.9012.0615.4518.0421.4024.4527.5430.16R10两端!2.655.909.0812.1015.2518.0521.3724.5027.6630.10电压(mV)平均R10和R20两端的电压U°(V)△U二Us-Ux(V)3.表头量程的测量倍率：X1测量次数12345测量电压值(mV)198.90199.30199.45198.95199.35量程/g(mA)标准电阻的阻值R(Q)：2005实验结果：内阻：Rg=量程：Ig=等级：a=数据处理1.内阻的计算：根据公式：Rg=(Ug.Rs)/Us可得：Rg1=(156.30X100)：100.3Oe158.82Q同理：Rg2^156.71QRg4^155.82QRg3^156.30QRg5^156.40Q—_1i|5Ri_Rg1+Rg2+Rg3+Rg4+Rg5158.82+156.71+156.30+155.82+156.40冀引Q5i55A类不确定度计算:

~T)寸(燮R)2=1=J坎(158.8256.&1)(156.袒56.81)(155.8256.81)(156.3056.81)(156.4056.&』)F52Q总不确定度：U_=S_=0.52QU=呈=0.52x100%"0.33%rRg156.81量程：Ig=里=198.90=0.9945mA同理iRs200同Ig=0.9965mAIg=0.99475mAIg=0.99725mAIg=0.99675mAIg=-£Ig=1x(0.9945+0.9965+0.99725+0.99475+0.99675)牝1.00mA5i5i=1待校表各点的平均值计算:U=0.3个+_0.340.302U=5.85U=0.3个+_0.340.302U=5.85mVU=15.35mVU=24.48mV_2.70+2.65=2U=8.99mVU=18.05mVU=27.60mV=2.675mV同理可得U=12.08mVU=21.38mVU=30.13mV根据公式Us=(n+1)U(其中n=R20="^p=99)NR1010P则：Us0.30=(99+1)x2.675=267.5mV=0.2675VUs0.60=0.585VUs0.90=0.899VUs=1.208VUs1.50=1.535VUs1.80=1.805VUs2.10=2.138VUs=2.448VUs2.70=2.760VUs=3.013V3.00又\U=|Us-Ux|所以：AU=|0.30-0.2675|=0.033V0.30AU0.60二|0.60-0.585|=0.015V同理可得：AU=0.001VAU=0.008VAU=0.035VAU=0.005VAU=0.038V1.201.501.802.10AU=0.048VAU=0.060VAU=0.013V2.402.703.00以Ux为横轴，^U为纵轴，画出此电表的校准曲线：如图（6）电表等级计算：a