超给力!电位差计测电阻率设计实验报告材料

实用标准文案

大学物理实验设计性实验

--电位差计测金属丝电阻

率

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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E 0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 0的内阻为r 0；

Ex 的内阻为rx 。根据欧姆定律，回路的总电流为：

R R r r E E I g x x +++-=00

图1 补偿原理

x

电位差原理

如果我们调节E 0使E 0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E 0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。

显然，用补偿法测定Ex ，必须要求E 0可调，而且E 0的最大值E 0max ＞Ex ，此外E 0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，E 0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R 1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I 0，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E 0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E S ，由E S 、限流电阻R 2、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

图2 电位差计原理图

x

位置），设RBC =R S ，调节R 1（即调节I 0），总可以使校准回路的电流为零，即R S 上的电压降与E S 之间的电位差为零，达到补偿。

由欧姆定律可知：

（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R 2、检流计G 和R BC’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R BC’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R BC’=R x ，于是有

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；E S 是标准电池；R S 是标准电阻；G 是检流计。

当把开关 K 掷向 aa 端时，标准电池 E S 所在回路接通，调节工

S 00S R I R I E BC

==即 S

S

0R E I =x

BC x

R I R I E 0

'

==可推导S S

E

R R E x x =图3 UJ-36a 型电位差计电路图

作回路中的电阻 R p ，即改变通过标准电阻R S 及RAB 的电流，直至检流计G 的指针指零，此时 利用公式

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测量低电势的电位差计，其测量范

围为mV .V 1171-μ(1K 置1⨯档)或

mV

V 17110-μ（1K 置10⨯档）。使

用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和灵敏电流计均外接，其面板

图如图5.8.2所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。

n R 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n R ，使工作电流保持不变。x R 被分成Ⅰ（1⨯）、Ⅱ（1.0⨯）和Ⅲ（001.0⨯）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应

x R 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

图5.8.2 UJ31型电位差计面板图

+

-

-++-

+

-标准

检流计 5.7-6.4V 未知1

未知2

K 1

R P2

R P3

R P1

R n

K 2

I

II

III

1.01×10

×1

未知1

未知2

标准断断粗

中

细

×1

×0.1

×0.001

粗细短路

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