大物实验—电位差计法测电阻率.doc

大学物理实验报告专业班级: 姓名:学号: 成绩: 电气与信息学院实验题目电位差计测定电阻率实验室物理实验室 302 试验时间 2008 年 11月 19日实验类别设计环境温度: 20 湿度: 60% 成绩指导教师鞠曙光电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器,它准确度高、使用方便,测量结果稳定可靠,还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。本实验通过用电位差计对电阻的测定,掌握电位差计的使用。【实验目的】 1. 理解电位差计的工作原理,掌握电位差计的使用方法。 2. 能用电位差计测定电阻率。 3. 学习简单电路的设计方法,培养独立工作的能力。【试验原理】 1. 补偿法测电动势用电压表测量电源电动势 E X ,其实测量结果是端电压,不是电动势。因为将电压表并联到电源两端, 就有电流 I 通过电源的内部。由于电源有内阻 r ,在电源内部不可避免地存在电位降 Ir ,因而电压表的指示值只是电源端电压( U=E X-Ir )的大小,它小于电动势。显然,只有当 I=0 时,电源的端电压 U才等于电动势 E X。图1 补偿法原理图怎样才能使电源内部没有电流通过而又能测定电源的电动势呢?在图 1 所示的电路中,E X 是待测电源。 0E 是电动势可调的电源,E X与0E 通过检流计并联在一起。调节 0E 的大小, 当检流计不偏转, 即电路中没有电流时,两个电源的电动势大小相等,互为补偿,即 E X=0E ,电路达到平衡。若已知平衡状态下 0E 的大小,就可以确定 E X ,这种测定电源电动势的方法,叫做补偿法。 2 .电位差计原理电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。其原理如图 . 2 所示,它由两个回路组成,上部 ERBAE 为工作回路,下部为补偿回路。当有一恒定的工作电流 I 流过电阻 R 时,改变滑动头 C、D 的位置,就能改变 C、D 间的电位差 V CD 的大小,测量时把滑动头 C、D两端的电压 V CD 引出与未知电动势进行比较。为了使 R 中流过的电流是工作电流 I, 先将开关 K 接通 DGE N CD回路,根据标准电势 E N 的大小,选定 C、D 间的电阻为 R N ,使 EN =IRN (1) 调节 R 改变工作回路中的电流, 当检流计指零时,R N 上的电位降恰与标准电势 E N 相等。由于 E N和R N都已知,这时工作回路中的电流就被准确地校准到所需要的 I 值,即(2) 测量时把开关 K 倒向 x D GE C D ⅱ回路,只要 EX? IR Xmax,(R Xmax C D ? ?间的电阻最大值)为总可以滑动 C D ? ?’使检流计再度指零,这时 C D ? ?间的电位差恰和待测电动势 EX 相等。设 C D ? ?间的电阻为 R X ,可得待测电动势: X X N NR E E R ?(3) 图2 电位差计原理图由( 3 )式中可以看出,应用补偿法测量电位差有以下优点: (一) 被测电动势 EX 的测量, 只要测得 R X与RN 之比即可。测量结果之准确性是依赖于标准电池的电动势及测量回路电阻的精度,由于标准电池及电阻一般可得较高之准确性, 在应用