物理实验报告3

九． 心得体会
做物理实验最重要的是要有耐心和一颗探求真理的心。比如说这次的观察阻尼 特性实验，要把检流计调节在临界阻尼状态，必须调节数十次才能达到相对比 较合适的电阻，因为这个临界阻尼状态的外电阻对后面的实验都有影响，所以 不能着急，我当时起初因为没有太明白实验的原理，等到差不多明白的时候， 数据都已经记完了，那就晚了。 再者，就是数据的真实有效性。物理实验是建立在大量的重复性实验数据基础 上的，所以数据必须要真正自己一遍又一遍测出来的，而不是建立在理论计算 上或者是验证性的，理论计算只能用来反馈这个数据是不是在有效范围之内， 而不是来决定这个数据的真实大小。
qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv bnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqw ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh 2008010503 jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe 2009.11.13 rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop asdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghj klzxcvbnmrtyuiopasdfghjklzxcvbnmq wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv
答：向中间偏转；在阻尼的作用下偏转最终停在零点；因为 S3 闭合之后，
被短路，指针在阻尼偏转几个来回后回到零点。
2． 试想出一种测检流计内阻的的其他方法？
答：惠斯通电桥平衡法。
3． 在线路图中用了两次分压，如果不用两次分压行不行？试说明理由。
答：不行，因为检流计流过的电流是 A 级别的，如果不用两次分压，电压直
其中 U 为电压表的读数。
测检流计的内阻
半偏法
线路还是上面的，保持电压表示数不变，先调节 R2 0 ，调节电阻 R1 使电流计 满偏，然后逐渐加大 R2 直至电流计半偏，此时可以近似认为 R2 Rg 。

全偏法
线路还是一样，实验中保持电压表的读数不变，先调节 R2 0 ，调 R1 使电流计 满偏。再将 R2 预设为一个较大值，减小 R1 到原来的一半，再逐渐减小 R2 使检 流计再次满偏，这时 R2 的值也可近似为电流计的内阻值 Rg 。
检流计工作原理：
检流计的基本结构如图所示， 线圈处在水平径向的均匀磁场中， 如果线圈通有电 流 I g ，在磁场的作用下它就会发生偏转。设线圈的转动惯量为 J ，它在受力时 受到三个力矩的作用： 1． 通有电流的线圈在磁场中所受的力矩 M1 ，有
M1 BNSI g
2． 与扭转系数 W 和偏转角 成正比的悬丝的反抗力矩 M 2
用半偏法和全偏法测内阻
用半偏法测内阻时，要求在相同的实验条件下，对 R2 进行 6 次测量，分析和估 计半偏法测量的 Rg 。
测定电流分度值 C I
取 R2 Rc ，使电流计工作在临界阻尼状态，分别测出左右两侧光标指在 20， 40，60 分度的电流分度值，并求平均电流分度值 C I 及 C 。
s 1

其中

e 0t
2 1
sin

2 10t


arctan h

2 1 /

3 ，叫过阻尼运动，这种运动对测 式表明线圈也做单方向偏转，曲线类似○ 量也不利，因为它达到平衡的时间也很长，且不易判断平衡位置。
计算和经验证明， 0.8 ~ 0.9 时是电流计的理想工作状态。
四． 实验装置
检流计、电源、电阻。单向开关、换向开关、伏特表、导线、光反射读数装置。
五． 实验步骤
观察检流计阻尼运动 特性
按图示电路接好实物图， 经老师检查后方可接通 电源； 通过改变 R2 ， 观察三种 阻尼运动并记录现象，

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在逐步调节电阻 R2 的过程中找到外临界电阻 Rc （方法自拟） 。

式中

e 0t 12
sin

1 2 0t 来自 arctan

1 2 /

式表明，线圈在做振荡运动，其振幅随着时间的增大而衰减，叫欠阻尼运 1 类似，振幅衰减很慢的欠阻尼运动测量是不利的，因 动。其运动曲线与○ 为它达到平衡的时间太长。 (2)． 当 1 时，解为
物理实验报告(选修)
系班 精仪系 81 姓名 孔惠东 编号 2 实验日期 2009-11-11
一． 实验名称
灵敏电流计（选修实验）
二． 实验目的
1) 了解检流计的工作原理及线圈的阻尼运动规律； 2) 测量检流计分度值及内阻，并分析误差的方法； 3) 学习正确使用和保护检流计。
三． 实验原理
注：灵敏电流计也称为直流检流计，是磁电式仪表，和其他磁电式仪表一样都是根 据载流线圈在磁场中受力矩而偏转的原理制成的。
M2 W
3． 与线圈角速度 d / dt 成正比的阻尼力矩 M 3
M 3 1 2
d dt
式中 1 为线圈的空气阻尼系数， 2 为线圈的电磁阻尼系数，一般 1 比 2 小的多。 线圈在三个力矩作用下的运动方程为
2
J
d 2 d 1 2 W BNSI g 2 dt dt
I
六． 实验数据处理（见附页）
七． 注意事项
注意保护检流计悬丝，剧烈振动或严重过载都会损坏悬丝； 当不用时，检流计输入端必须短路； 应及时调整检流计的零点，机械调零； 选取适当的外电阻，使检流计工作在临界阻尼状态或稍欠阻尼状态。
八． 若干思考题
1． 在实验线路图中，如果断开 R2 的连线，光标将作何运动？当光标正好通过零点 时和上检流计短路开关 S3 ，光标运动将有何变化？为什么？
测检流计的电流分度值：
检流计平衡位置的偏转角 s 总与电流 I g 成正比，为了测量 s ，用一套如图所
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示的光学读数装置，可得
CI
Ig d
C I 称作电流分度值， C I 的倒数叫电流灵敏度 SI ，单位 A / div ，测定电流分
度值的实验线路图如图所示，经计算可得
Ig
U0 U0 R2 Rg R1 R2 Rg R2 Rg R1 / R0
t s 1 e 1 0t
0
2 曲线来描述它，叫 式表明线圈做单方向的偏转运动，刚好不振荡，可用○
临界阻尼运动，此时外电路电阻 R2 用 Rc 表示， Rc 称为外临界电阻。这 种运动对测量较为有利，因为它达到平衡的时间较短。 (3)． 当 1 时，即外电路的电阻很小，解为
接由变阻器调节， 变阻器可调的范围很小， 所以一旦滑线变阻器分压过大，
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很容易造成检流计损坏。 4． 计算 Rg 时，分析式中哪一项对 Rg 的影响最大？哪些项可以忽略不计？试 找出方法二的优点。
答：sR2 对不确定度的影响最大， 电阻箱的误差 3 对实验的误差可以忽略不计；
方法二的优点：因为 R1 的阻值是上千欧姆，而 R2 的阻值几十欧姆，一个几十 欧姆与 1 欧姆并联对 1 欧姆电阻的影响和一个几千欧姆电阻与 1 欧姆串联对 1 欧姆电阻的影响，那肯定是前者大，所以用全偏法的电路精确度比半偏法高。
引入参量 和 0 ，且定义为

1 2
2 JW

B2 N 2 S 2 1 Rg R2 2 JW 1
0
W J
所以利用二阶常微分方程，可得三个不同的解： (1)． 当 1 时，即外电阻 R2 很大时，方程的解为
s 1

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