电位差计测金属丝电阻率
实验“测定金属电阻率”的方法步骤和技巧
1实验“测定金属电阻率”的方法、步骤和技巧山东省沂源一中（256100）任会常材料的电阻率是材料的一种电学特性。
由电阻定律公式 R =ρL /S 知，电阻率ρ=RS/L 。
因此，要测定金属的电阻率，只须选择这种金属材料制成的导线，用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度L ，用螺旋测微器测出金属导线的直径d ，用“伏安法”测出金属导线的电阻R ，即可求得金属的电阻率ρ。
一、实验方法1、实验器材①金属丝 ②螺旋测微器（千分尺）③刻度尺 ④电流表 ⑤电压表 ⑥学生电源 ⑦滑动变阻器 ⑧单刀开关 ⑨导线若干。
【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300W 电炉丝经细心理直后代用，直径0.4mm 左右，电阻5~10Ω之间为宜，在此前提下，电源若选3V 直流电源，安培表应选0~0.6A 量程，伏特表应选0~3V 档，滑动变阻器选0~20Ω。
2．实验方法（1）金属丝横截面积的测定：在金属丝上选择没有形变的点，用螺旋测微器在不同的方位上测金属丝的直径三次。
【点拨】测金属丝的直径时，每测一次转45°，如果金属丝上有漆，则要用火烧去漆，轻轻抹去灰后再测量。
切忌把金属丝放在高温炉中长时间的烧，也不要用小刀刮漆，以避免丝径变小或不均匀）。
求出该点的金属丝直径d ，在不同的点再测出金属丝的直径，求得金属丝直径的平均值后，计算出金属丝的横截面积。
（2）用刻度尺测出金属丝的长度。
（3）金属丝电阻的测定：按图1连接电路。
金属丝R 一定从它的端点接入电路。
滑动变阻器R 0先调至阻值最大的位置，闭合开关，根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置，适当调节变阻器的阻值大小，使电流表和电压表指针在刻度盘的1/3－2/3的区间。
改变电压几次，读出几组U 、I 值，由欧姆定律R ＝U /I 算出金属丝的电阻R ，再由公式ρ=RS/L 求得金属的电阻率。
二、实验步骤1．用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D ，求出其横截面积S =πD 2/4.2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。
【电学实验】测量金属丝电阻率
实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)一、螺旋测微器的使用1．构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度．图12．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．3．读数：(1)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．(2)测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．(3)如图2所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.图2二、游标卡尺1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺．(如图3所示)图32．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：4对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.基本实验要求 1．实验原理根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径d ，计算出横截面积S ，并用伏安法测出电阻R x ，即可计算出金属丝的电阻率． 2．实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． 3．实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d . (2)接好用伏安法测电阻的实验电路．(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l .(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置．(5)改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，填入记录表格内．(6)将测得的R x 、l 、d 值，代入公式ρ＝R x S l ＝πd 2U 4lI 中，计算出金属丝的电阻率．4．电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表分压U ＝U ＋U 电压表分流I ＝I ＋I规律方法总结1．伏安法测电阻的电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R x较小，宜采用电流表外接法；若R x较大，宜采用电流表内接法．(2)临界值计算法R x<R V R A时，用电流表外接法；R x>R V R A时，用电流表内接法．(3)实验试探法：按图4接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数图4有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．2．注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量．(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．3．误差分析(1)若为内接法，电流表分压．(2)若为外接法，电压表分流．(3)长度和直径的测量．游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度例如(图10)图10易错成(11＋4×0.1) mm＝11.40 mm正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零．例如(图11)图11易错成(10＋12×0.05) mm＝10.6 mm，正确的应为10.60 mm.(2)主尺上的单位应为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如(图12)图12易错成(5＋4×0.05) mm＝5.20 mm，正确的应为(50＋4×0.05) mm＝50.20 mm (3)区分零刻度与标尺最前端例如(图13)图13易错成(13＋10×0.05) mm＝13.50 mm正确读数为(14＋10×0.05) mm＝14.50 mm1.仪器选择的基本思路(1)优先考虑安全因素各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)．实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流(一般假设滑动变阻器采用限流接法时进行估算)．如：用伏安法作出标有“6 V,0.6 W”字样的小灯泡的U－I图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V.(2)考虑读数误差因素一般要求各电表的实际读数不小于其量程的13，以减小读数误差．(3)仪器选择的一般步骤 ①首先选择唯一性的器材；②粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量 程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材． 2．处理实验图象题目的方法(1)根据题给实验原理与规律，尝试写出表示图象纵、横坐标物理量的函数关系式． (2)结合函数关系式，找出图象的斜率、截距对应的数值或表达式，进而求出未知量．电阻测量方法荟萃 1．伏安法：电路图⎩⎪⎨⎪⎧外接法：内接法：特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量) 2．安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用． (1)如图21甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻R 1，则可测得的内阻R 2＝I 1R 1I 2.(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压U A2≫U A1时，串联一定值电阻R 0后，同样可测得的电阻R 2＝I 1(R 1＋R 0)I 2.图213．伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．(1)如图22甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R 1，则可测出的内阻R 2＝U 2U 1R 1.(2)如图乙所示，两电表的满偏电流I V1≪I V2时，并联一定值电阻R 0后，同样可得的内阻R 2＝U 2U 1R 1＋U 1R 0.图224．比较法测电阻如图23所示，测得电阻箱R 1的阻值及表、表的示数I 1、I 2，可得R x ＝I 2R 1I 1.图23如果考虑电表内阻的影响，则I 1(R x ＋R A1)＝I 2(R 1＋R A2)． 5．半偏法测电流表内阻图24步骤：a ．断开S 2，闭合S 1，调节R 0，使表满偏为I 0；b ．保持R 0不变，闭合S 2，调节R ，使表读数为I 02；c ．由上可得R A ＝R .特别提醒 当R 0≫R A 时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时R 0才足够大，闭合S 2时总电流变化才足够小，误差才小.。
电位差计测电阻[详细讲解]
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电位差计测电阻摘要我们原来用电位差计的补偿法测定电动势，微小电阻是一个很难测量的实验数据，而若要精确的去测定它，我们就需要用一种方法来测定，测量方法有很多种，例如：伏安法、测量法、递减法、色环法、贝尔法、马蒂法、扫除法、对冲法、双斜法、电桥法等，而我们现在要用电位差计来测量电阻实验准备1、补偿法测电阻在电测技术中经常用到，在一些自动测量和控制系统中常用到补偿电路。
电位差计就是电压补偿的典型应用，用于精密测量电势差或电压，利用电压补偿原理使得电位差计变成一个电阻无限大的电压表，能准确测量电压而不会对电路造成影响。
2、利用伏安法测电阻时会产生系统误差，这样会造成测出的阻值不准确；本实验用电位差计测电阻，等于采用一个近似的理想电压表，从而准确的测出阻值，并实现测量小电阻如毫安表电阻。
关键词：电位差计设计性试验补偿法测微小电阻实验目的：1、掌握电学实验操作规程，严格规范操作2、掌握电位差计的使用方法，了解补偿法的原理3、学会设计实验，懂得灵活运用所学知识完成设计性实验4、加深对数据处理的印象并熟练掌握实验原理及方法：1、补偿法当两直流电路的同极性端相连且其电势大小恰恰相等时，回路中无电流通过，灵敏电流计指针为零，这时电路达到平衡。
2、UJ25型电位差计原理图：工作原理：UJ25电位差计是一种高电势电位差计，测量上限为1.911110V，准确度为0.01级，工作电流I0=0.1mA。
R AB为两个步进的电阻旋钮，标有不同温度的标准电池电动势之值，当调节工作电流时作标准电池电动势的修正之用。
R p作调节工作电流I之用。
R CD是标有电压值的六个大旋钮，可以测出未知电压的值。
左下角的功能转换开关，当其处于断时，电位差计不工作；处于N时，接入E N可进行工作电流的检查和调整：处于X1或X2时，测第一路或第二路未知电压。
3、实验电路图（其中a、b与c、d分别接入电位差计的未知1和未知2）测量公式：R x=R0×(U1/U2);(其中，R0为已知电阻，U1、U2为电位差计未知1、未知2的示数)实验仪器ZX-21电阻箱、指针式电流表、稳压电源、标准电压、待测电阻、毫安表（电阻待测）、UJ25型电位差计、开关、导线若干。
测量金属丝的电阻率
图1
＋23.2×0.01 mm＝0.732 mm。
答案 60.20 0.732
(2)测量金属线的电阻时，为了便于调节及测量尽可能 准确，实验中电流表应选________(填所选仪器前的 字母符号)；选择合适的实验器材，在图丙方框内把 实验原理图补充完整，把器材符号标在电路图上。 解析 待测电阻的最大电流 Imax＝ER＝0.6 A，因此电 流表选择 A1，即选 C
回答下列问题： ①若想通过将电流表改装成量程为3 V的电压表来测量电压，则应选择电流表 ________( 填 “A1” 或 “A2”) ， 定 值 电 阻 ________( 填 “R2” 或 “R3”) ， 并 选 择 ________(填“并联”或“串联”)连接方式。 ②用题中所给的器材进行电路设计来完成对待测电阻Rx的测量，要求尽可能测 量多组数据，在虚线框中画出电路图并标注元件代号。 ③改变滑动变阻器滑片位置，测量多组数据，记录两电表示数I1与I2，并绘制 如下I2－I1图。由该图可得待测金属丝电阻Rx＝________(结果保留2位小数)。 ④由上述过程和结果可得金属丝电 阻率ρ＝________Ω·m(结果保留2位 小数，注：π取3)。
图2
答案 (1)2.095 15.150 (2)①A1 R3 串联 ②见解析图 ③1.45 Ω ④3.15×10－5(3.10×10－5～3.20×10－5均可) 解析 (1)先用螺旋测微器测得金属丝直径为2 mm＋9.5×0.01 mm＝2.095 mm 游标卡尺测得其长度为15.1 cm＋10×0.05 mm＝15.150 cm。
测量金属丝的电阻率
目录
CONTENTS
01 夯实必备知识 02 研透核心考点 03 提升素养能力
1
夯实必备知识
实验测量电阻测定金属丝的电阻率
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与展望
01
实验目的
掌握电阻率的测量方法
01
电阻率是描述导体材料导电性能 的重要参数，通过实验测量电阻 ，可以掌握电阻率的测量方法。
02
实验中需要使用电学测量仪器， 如伏安表、恒流电源等，通过测 量金属丝在不同温度下的电阻值 ，计算出电阻率。
用于测量金属丝中的电流和电 压。
导线
连接各个实验器材，形成完整 的电路。
搭建实验电路
将电源、电流表、电压表、滑动变阻 器和金属丝依次串联起来，形成一个 闭合的电路。
确保连接牢固，避免出现接触不良或 短路的情况。
进行实验测量
将滑动变阻器调节到最小值，逐渐增大金属丝中的电流和 电压，观察电流表和电压表的读数变化。
在不同的电流和电压下，分别记录电流表和电压表的读数 。
数据记录与整理
将实验过程中测量的电流和电压 值记录在表格中。
根据测量的数据，计算金属丝在 不同电流和电压下的电阻值。
分析实验数据，绘制电阻与电流、 电压的关系图，并求出金属丝的
电阻率。
04
实验结果分析
数据处理与图表绘制
数据处理
将实验测得的数据进行整理、计算和校准，得出金属丝的电阻率。
对未来研究的展望
深入研究电阻率的影响因素
我们可以进一步研究不同温度、压力、金属种类等因 素对电阻率的影响，以更深入地理解电阻率的本质。
探索新型测量方法
随着科技的发展，可能会有更精确、更简便的测量方 法出现，我们可以积极探索并应用这些新方法。
THANKS
感谢观看
实验体会
实验过程中，我们感受到了理论与实践相结合的重要性，提高了动手能力和解决问题的能力。
高中物理实验复习测定金属丝的电阻率
测定金属丝的电阻率一．实验原理:①把金属丝接入电路中，用测金属丝两端的电压U，用测金属丝中的电流I，利用欧姆定律R＝得到金属丝的电阻R。
②用测量金属丝的长度L，用测量金属丝的直径d，算出横截面积S。
③利用电阻定律R＝．得出金属丝电阻率的公式。
二．实验器材：米尺(最小刻度为毫米)一个，一个，和各一只，滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)一个，电池两节，开关一个，一条适当长度的合金材料金属导线和连接导线若干．三．实验步骤：①用螺旋测微器测量金属导线的直径，再算出金属导线的横截面积．②用米尺测量接入电路中的被测金属导线的长度．③按电路图连接好电路．注意滑动变阻器应调在阻值最大的位置，电流表、电压表量程要选择恰当．④闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触片，使电流表、电压表分别有一适当的读数，并记录下来．⑤继续调节滑动变阻器的滑动触片，重复步骤④，做三次，记录下每次电流表和电压表的读数．⑥打开开关S，拆除电路，整理好实验器材．四.练习:1.测定金属丝的电阻（阻值3～5Ω）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在0—0.6A之间变化。
请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。
2.甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率.（1）首先用多用电表的欧姆档（倍率为×10）粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R= .（2）然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻：A. 电流表: 量程为0.6A，内阻约为0.1ΩB. 电压表: 量程为3V，内阻约为3kΩC. 滑动变阻器：最大阻值为20Ω，额定电流1AD. 低压直流电源：电压6V，内阻忽略F. 电键K，导线若干在方框中画出实验电路图（3）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，则该材料的电阻率ρ= （用测出的物理量的符号表示）3．影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减少．某课题研究小组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律。
实验11 测定金属丝的电阻率
解析:(1)本实验滑动变阻器采用分压式接法,为使合金丝的电压从0开始记
录,故需要将滑动变阻器的滑片P置于左端。
答案:(1)左端
[例3] [实验器材的创新](2022·浙江杭州模拟)某物理兴趣小组在实验室测量一根粗
细均匀的合金丝的电阻率,实验室里有一半径为10 cm的量角器,但是缺少刻度尺。该小
组首先取一段合金丝绕在该量角器上,并接入如图甲所示的电路中,通过金属夹所夹位
可供选择的器材有:
A.电流表(量程0～0.6 A,内阻约为0.1 Ω)
B.电流表(量程0～3 A,内阻约为0.03 Ω)
C.电压表(量程0～3 V,内阻约为3 kΩ)
D.滑动变阻器(1 750 Ω,0.3 A)
E.滑动变阻器(15 Ω,3 A)
F.蓄电池(6 V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
数I和U的值,填入记录表格内。
6.断开开关,拆除电路,整理好器材。
四、数据处理
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用 Rx= 分别算出各次的数值,再取平均值。
(2)用U-I图线的斜率求出。
2.计算电阻率
将记录的数据 Rx、l、d 的值代入电阻率计算式ρ=Rx =
五、误差分析
(2)请将如图乙所示的实际测量电路补充完整。
解析:(2)因 Rx≈6 Ω, ≈ Ω,故测量电路应为电流表外接法电路。
因滑动变阻器的总阻值大于管线状导体的阻值,且实验中不要求电压从零开始
调节,故滑动变阻器为限流接法,如图所示。
答案:(2)图见解析
[例1] [实验原理和操作]有一根均匀的管线状导体,横截面如图甲所示,电阻值约为6 Ω。
可供选择的器材有:
金属丝测电阻率实验报告
金属丝测电阻率实验报告金属丝测电阻率实验报告引言：电阻率是描述材料导电性能的重要物理量，对于金属材料而言，电阻率是其导电性能的基本特征之一。
本实验旨在通过测量金属丝的电阻和尺寸，计算出金属丝的电阻率，并探究影响电阻率的因素。
一、实验目的：1. 了解电阻率的概念和计算方法；2. 掌握测量电阻的方法；3. 研究金属丝电阻率与其材料特性的关系。
二、实验器材和材料：1. 金属丝样品；2. 电阻计；3. 电流源；4. 导线；5. 卷尺。
三、实验步骤：1. 准备工作：将金属丝样品固定在试验台上，保证其平直且不受外界干扰；2. 测量电阻：将电阻计的两个触电头分别与金属丝的两端相连，调节电流源，使电流通过金属丝，记录下所测得的电阻值；3. 测量尺寸：使用卷尺测量金属丝的长度和直径，并记录下来。
四、实验数据处理：1. 计算电阻率：根据欧姆定律，电阻率可以通过公式ρ = R × (A / L)计算得出，其中R为电阻，A为金属丝的横截面积，L为金属丝的长度；2. 分析影响因素：根据实验数据，研究金属丝电阻率与其材料特性的关系，如材料成分、温度等。
五、实验结果与讨论：通过实验测量得到的电阻率数据可以用来比较不同金属材料之间的导电性能。
实验结果显示，不同材料的金属丝具有不同的电阻率，这与其材料的导电性能有关。
例如，铜和铝是常见的导电材料，其电阻率较低，适用于电线和电缆等导电应用。
而铁和钨等金属的电阻率较高，适用于电热器件等应用。
此外，金属丝的电阻率还受到温度的影响。
随着温度的升高，金属丝的电阻率会增加，这是由于温度升高导致金属晶格振动增强，电子与晶格之间的碰撞增多，电阻增加的结果。
六、实验结论：通过本实验，我们了解了电阻率的概念和计算方法，并掌握了测量电阻的方法。
实验结果表明，金属丝的电阻率与其材料特性以及温度密切相关。
在实际应用中，我们可以根据金属丝的电阻率选择适合的材料，以满足不同导电要求。
七、实验心得：通过本次实验，我深刻认识到电阻率是描述金属材料导电性能的重要物理量，对于不同材料的金属丝而言，电阻率的差异会直接影响其导电性能。
实验：测定金属丝的电阻率59页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，佩蒂博恩·普尔
高中物理实验测金属丝的电阻率(“电路”文档)共6张
，可得金属的电阻率
.
误差来源、测量结果、电路选用条件
高中物理实验测金属丝的电阻率
误差来源、测量结果、电路选用条件 断开电键，求出导线电阻R的平均值.
误差来源、测量结果、电路选用条件
有效长度，反复测量三次，求出其平均值.
河北武邑中学 伊云川
高二物理§测定金属丝的电阻率
一
、 实
用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微
验 原
器测量导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，
理 根据电阻定律
，可R 得 金 S属的电阻
率
RS. d2R
l
l 4l
河北武邑中学 伊云川
高二物理§测定金属丝的电阻率
二 、
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求
实 出其平均值d.
验 步
2.按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片使滑动变阻器接入电路中
骤 的阻值最大. 电路经检测查确认无误后，闭合电键,改变变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格.
断开电键，求出导线电阻R的平均值.
误差来源、测量结果、电路选用条件
有效长度，反复测量三次，求出其平均值. 用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测量导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律
.
，可得金属的电阻率
4.电路经检测查确认无误后，闭合电键,改变变阻器滑片的位置， 电路经检测查确认无误后，闭合电键,改变变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格.
用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测量导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，根据电阻定律
第8章 实验11 测量金属丝的电阻率
测量金属丝的电阻率教材原型实验实验电路设计和器材选择电流表内、外接法的选择1．内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝U x＋U A电压表分流I测＝I x＋I V电阻测量值R测＝U测I测＝R x＋R A>R x，测量值大于真实值R测＝U测I测＝R x R VR x＋R V<R x，测量值小于真实值适用条件R A≪R x R V≫R x适用于测量大阻值电阻(大内) 小阻值电阻(小外)(1)阻值比较法先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R x较小，宜采用电流表外接法；若R x较大，宜采用电流表内接法。
简单概括为“大内小外”。
(2)临界值计算法①R x<R V R A时，用电流表外接法。
②R x>R V R A时，用电流表内接法。
(3)实验试探法按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则应采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则应采用电流表内接法。
3．电流表和电压表的选择(1)根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择。
(2)根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择。
(3)根据电源的参数进行选择。
1．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R x约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式R x＝UI计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。
若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为R x1和R x2，则________(填“R x1”或“R x2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值R x1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值R x2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(a)(b)[解析]根据串、并联电路的特点解题。
电位差计测电阻
电位差计测电阻电阻是电路中的一种基本元件，用于限制电流流过电路的量，同时也是进行各种电路变换、转换的重要单元。
因此，测量电阻值是电路实验中非常重要的环节之一。
电阻的测量可以采用多种方法，如欧姆定律法、桥式测量法、瞬态法等。
本文将介绍一种常见的电位差计测电阻法。
电位差计测电阻法是通过测量电阻器两端的电位差和流过电阻器的电流，计算出电阻值的方法。
该方法的优点是操作简单方便，适用于测量小阻值、高精度的电阻。
下面是详细的测量步骤：1.接线将待测电阻器R连接到电路中，其中一个端口用作电流的输入，另一个端口用作电流的输出。
将电阻器两端分别连接到电位差计的“正”和“负”端。
2.电源电压接上电源并调节稳压源输出电压为所需电流的大小。
当电流I通过电阻器时，电阻器两端形成一定的电势差U。
3.调节电位差计将电位差计的零点调整为零，并调整灵敏度为所需范围。
4.读取电位差计数值由于电位差计的读数是电势差的量，需要将读数乘以比例系数得到电压值，即U=K×(读数)。
5.计算电阻值根据欧姆定律可知，电流I等于电压U除以电阻器R，即I=U/R。
因此，电阻值可以通过公式R=U/I计算得出。
此时，已知电流值和电势差值，通过计算可得出电阻器的电阻值。
值得注意的是，由于电位差计本身存在调零误差和灵敏度误差等，因此在实际测量中需要多次重复测量并取平均值，以提高测量精度。
电位差计测电阻法适用于小电阻测量，对于大电阻值则需要增加测量电路的复杂度和稳定性。
此外，测量时需要根据实际情况调整电路参数，保证电流和电压的稳定性，减小测量误差。
实验测量电阻测定金属丝的电阻率
第三节 实验(1):测量电阻 测定金属丝的电阻率
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毕业论文答辩
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方法探究突破
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核心理解深化
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滑动变阻器的选择
一般选用滑动变阻器的全电阻小于用电器的电阻,在0.1~0.5倍之间为好。即阻值小些,以获得较大的电流输出
一般选用滑动变阻器的全电阻和用电器的电阻相差不多或大几倍,在2~5倍为好,这样既便于调节用电器两端电压,变化范围又比较大。若过大,则不能有效地控制电流;过小,则控制电流不平稳,会造成电流值跳跃太大
mA,则下面对于Rx的叙述正确的是( )。
答案： BCD
01.
采用甲图误差较小,Rx的测量值为725 Ω
02.
采用乙图误差较小,Rx的测量值为1 000 Ω
03.
Rx的真实值应在725~1 000 Ω之间
04.
若电源内阻不计,可知Rx的真实值为975 Ω
解析:电压表读数差别不大,说明电流表分压作用小,即电流表内阻较小,所以用乙图测量误差小,测量值Rx= =1 000 Ω,采用甲图的测量值Rx= =750 Ω,Rx的真实值应在725~1 000 Ω之间,若电源内阻不计,由闭合电路欧姆定律
动一小格,P前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。
读数时估算到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(2)螺旋测微器的原理
由可动刻度读出。测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻
测定金属丝的电阻率
为了较准确地测量电阻阻值,根据器材的规格和实验要求,在本题的 实物图上连线。
思路点拨:(1)怎样比较Rx、RA、RV,以确定测量电路的接法? (2)滑动变阻器能否用限流接法,为什么?
解析:本题的电路选择有两种:一是滑动变阻器两种电路的选择;二是 伏安法两种电路的选择。
若采用限流电路,由题给条件,电路中干路最小电流为I干min =
(2)临界值计算法
Rx< RVRA时，用电流表外接法；小外偏小
Rx>RVRA 时，用电流表内接法. 大内偏大
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属 导线的长度，即有效长度，反复测量 3 次，求出其 平均值 l.
4．电路经检查确认无误后，闭合电键 S，改变 滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值
(2)第二种是用 U—I 图线的斜率求出．
代入电2．阻计率算计电算阻公率式：ρ将＝记R录xSl 的＝数π4dl据2IU.Rx、l、d 的值， 【误差分析】
1．金属丝直径、长度测量带来误差．
2．电流表及电压表对电阻测量的影响，因为 电流表外接，所以 R 测<R 真，由 R＝ρSl 知 ρ 测<ρ 真．
4.000+0.088=4.088 mm
毫米刻度尺
毫米刻度尺的最小分度值为 1mm , 测量时 应精确到 1 mm,估读到 0.1 mm.
【64.8mm】
素能提升
一、选择题(1 单选题，2 双选题)
1．在“测定金属丝电阻率”的实验中，由 ρ＝π4dI2lU 可知，对实验结果的准确性影响最大的是
A．导线直径 d 的测量 C．电流 I 的测量
3．通电电流过大、时间过长差．
【注意事项】 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此 实验电路必须用电流表外接法． 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次 将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻 器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联 在待测金属导线的两端． 3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待 测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压 表两端点间的部分待测导线长度，测量时应将导线 拉直． 4．测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测 量．
电位差计测金属丝电阻率
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 ( 置 档)或 （ 置 档）。使用 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 （粗调）、 （中调）和 （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。 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 ，使工作电流保持不变。 被分成Ⅰ（ ）、Ⅱ（ ）和Ⅲ（ ）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应 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。 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 由相应的接线柱外接。
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。
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
（4）重复步骤（2）（3）连续5次，总共测出6组数据，记录下来填入表格中。
（5）其它数据的测定：用螺旋测微器测出电阻丝的直径D，并且连续测6次，将数据记录下来填入表格中。然后游标卡尺测量电阻丝的长度记为L，测量六次，也将记录下来填入表格中。
电位差计法测电阻率
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:【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I r，因而电压表的指示值只是电源端电压(U =E x-I r )的大小，它小于电动势。
显然，只有当1=0时，电源的端电压U才等于电动势E x o©图1补偿法原理图在图1所示的电路中，E x是待测电源。
E o是电动势可调的电源，E x与E o 通过检流计并联在一起。
调节E o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 =E o，电路达到平衡。
若已知平衡状态下E o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2.7.2所示，它由两个回路组成，上部ERBAC H作回路，下部碗民塾为补偿回路。
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 C D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DG N CD回路，根据标准电势E N的大小，选定C、D间的电阻为F N，使E N = 1 R N调节R改变工作回路中的电流，当检流计指零时，F N上的电位降恰与标准电势E N相等。
由于E N和F 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，即错误！未找到引用源。
测量时把开关K倒向DGE X CD?回路，只要E x叮R Xmax, (R Xmax C D "间的电阻最大值）为总可以滑动CD*使检流计再度指零，这时C D •间的电位差恰和待测电动势E X相等。
4-2测定金属丝的电阻率
4-2测定金属丝的电阻率1.基本测量工具和测量数据1.基本量具及其使用①毫米刻度米尺，测接入电路中的金属丝的长度。
②螺旋测微器（千分尺），测金属丝的直径。
千分尺构造：图4-9所示千分尺由两部分组成，a，U型框架F（附有固定小砧A和固定尺S）b，可动尺HK（又称微分筒）（可动小砧P通过精细螺纹穿过固定尺S和旋钮K及微调K′相连）千分尺的工作原理：利用螺旋的转动把微小的直线位移转化为较大角位移显示在圆周上，从而提高了对直线位移测量的精密度。
*由定量分析知道，测微螺杆沿轴线方向的直线位移l和它的角位移φ（即可动旋钮转的角度）成正比，设h为精密螺纹螺距，由原理知l=φh/2π=φRh/2πR=h弧长/周长，由此式不难看出，若圆周长分50个最小分度，可动尺H每旋转1个最小分度（即弧长），与精密螺杆相连的可动小砧P的直线位移l=hX（1/50），常用千分尺螺距h=0.5毫米，所以l=0.5X（1/50）毫米，简言之，可动尺H每转1个最小分度，可动小砧就沿轴线直进（或退）0.01毫米，若旋转n个最小分度（包括估读分度），则l=0.01n毫米，可见小于或等于0.01毫米的直线位移可用圆周较大的角位表示出来。
千分尺的使用方法：课本上的螺旋测微器是外径千分尺，图4-9所示，a使用前应先检查零点，方法是缓缓转动保护旋钮K′，使测杆（要动小砧P）和测砧（固定小砧A）接触，到棘轮发出声音为止，此时可动尺（活动套筒）上的零刻线应当和固定套筒上的基准线（长横线）对正，否则有零误差，b左手持曲柄（U型框架），右手转动大旋钮K使测杆P与测砧A间距稍大于被测物，放入被测物，转动保护旋钮K′到夹住被测物，棘轮发出声音为止，c拨固定旋钮使测杆固定后读数。
千分尺使用注意事项：a．转动保护旋钮K′不可太快，否则由于惯性会使接触压力过大使被测物变形，造成测量误差，更不可直接转动大旋钮去使测杆夹住被测物，这样往往压力过大使测杆上的精密螺纹变形，损伤量具。
补偿法测定金属丝电阻率
补偿法测定金属丝的电阻率河北省临西县第二中学赵五田（054901）根据电阻定律R=ρL/S，可得ρ=RS/L。
只要测出金属丝的横截面积S，金属丝的长度L以及该段金属丝的电阻R，即可求出电阻率ρ。
现行教材中横截面积S的测量可用千分尺测量金属丝的直径d，再有S=πd2/4计算可得。
L的测量用米尺，R的测量用伏——安法，考虑到仪表的内阻影响，必然给实验带来较大的误差。
下面提供精确测量的一种方法——补偿法，即组成电位差计电路。
如图：R1为定值电阻1.00Ω（用电阻箱代替），单刀双掷开关S2分别倒向电阻R1的两端。
实验器材：固定在米尺上的一段金属丝AB（中间带有可滑动触头C），螺旋测微器一个，电阻箱R1一只，单刀单掷开关（S1）一个，单刀双掷开关（S2）一个，电源两个（E1＞E2）灵敏电流计G一只。
实验方法：本文对千分尺测量金属丝的直径的方法不在重复，仅对L----R的测量进行阐述。
从原理上讲，叫补偿法，从测量方法上讲，又可称为替代法。
1、按上述实验原理图连接电路；2、闭合S1，当S2倒向A点时，调节滑动按键C的位置，使灵敏电流计的指针为零，记录C点的位置读数Xc；3、把S2倒向A´时，再调节滑动按键C至C´，使灵敏电流计的指针仍为零，记录C´点的位置读数为X C´；这时测出金属丝C C´的长度L= X C´-Xc ，其电阻R=R1。
4、重复上面2、3步的实验方法两次。
求出三次测量长度L的平均值L。
则金属丝的电阻率ρ=πR1d2/4L。
说明：1、用电位差计测量的优点：①不影响被测电路的工作情况，②可用于精确测量。
2、尽管可精确测量，但误差也是不可避免的，也应采用多次测量求平均值的方法。
3、由于金属丝中的电流不宜太大，电路中的电源电动势E不宜太大。
4、在E1组成的闭合电路中，也可增添一个20Ω的滑动变阻器作为限流电阻，防止金属丝因过热而增大实验误差。
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（1）将 置到“断”， 置于“ ”档或“ ”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”）。
(2)根据温度修正公式计算标准电池的电动势 的值，调节 的示值与其相等。将 置“标准”档，按下“粗”按钮，调节 、 和 ，使灵敏电流计指针指零，再按下“细”按钮，用 和 精确调节至灵敏电流计指针指零。此操作过程称为“校准”。
Us未知2电压（v）
Φ电阻丝直径（mm）
L电阻丝长度（cm）
未知电阻不确定度公式
令
电阻丝的直径不确定度计算
电阻丝电阻率不确定度计算
由欧姆定律可知：
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之间的电位差为零，测量回路达到补偿。设此时RBC’=Rx，于是有
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。
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I0），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。
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，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偿状态。
5．标准电池应防止震动、倾斜等，通过的电流不允许大于５ ，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。
(3)将 置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按钮，调节读数转盘Ⅰ、Ⅱ使灵敏电流计指零，再按下“细”按钮，精确调节读数转盘Ⅲ使灵敏电流计指零。读数转盘Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以 所用的倍率，即为被测电动势（或电压） 。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。
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，
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 ( 置 档)或 （ 置 档）。使用 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 （粗调）、 （中调）和 （细调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调节工作电流。 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 ，使工作电流保持不变。 被分成Ⅰ（ ）、Ⅱ（ ）和Ⅲ（ ）三个电阻转盘，并在转盘上标出对应 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。 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 由相应的接线柱外接。
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E0的内阻为r0；Ex的内阻为rx。根据欧姆定律，回路的总电流为：
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。
（4）重复步骤（2）（3）连续5次，总共测出6组数据，记录下来填入表格中。
（5）其它数据的测定：用螺旋测微器测出电阻丝的直径D，并且连续测6次，将数据记录下来填入表格中。然后游标卡尺测量电阻丝的长度记为L，测量六次，也将记录下来填入表格中。
五பைடு நூலகம்【实验数据记录与处理】
测量数据记录表格
Ux未知1电压（v）
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。
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