物理研究性实验报告

北京航空航天大学

研究性实验报告A09自组电位差计实验电路的研究

877199471@

2012/12/6 Thursday

学号: 11051015

班级: 110511

姓名: 秦振宇

摘要

补偿法在电磁测量技术中有着广泛的应用，电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，用于精密测量电势差或电压。电位差计的测量准确度高，且避免了测量的接入误差，在电学实验中有着重要的训练价值。通过使用自组电位差计进行电池电动势的测量，会使我们对补偿法、零示法以及电位差计的原理有更深入的了解。

一、实验目的

1．学会设计自组电位差计电路图并连接电路

2.学习补偿原理、零示法、比较测量法

二、实验原理

1.补偿原理

测量干电池电动势E X的最简单办法就是把伏特表接到电池的

正负极上直接读数，但由于电池和伏特表的内阻，测得的电压V=E X R/(R+r)并不等于电池的电动势E X。由于伏特表的接入，总要从被测电路分出一部分电流，从而产生接入误差。为了避免接入误差，可以采用补偿电路（如图所示）。

如果cd可调，E>E X，则总可以找到一个cd位置，使E X所在回路中无电流通过，这时V cd=E X。上述原理称为补偿原理。

2.零示法

为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零示法。

3.比较测量法

将E X接入变阻器ＲAB的抽头，当抽头滑至位置cd时，G中无电流通过，则E X=IR cd，于是

E X=(R cd/R ab)*E N

这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池电动势的比值关系的。由于R cd/R ab可以精确读出，E N是标准电池，因此只要保证检流计G有足够的灵敏度，E X就可以有很高的测量准确度。三、实验仪器

ZX-21电阻箱（两个）、指针式检流计、标准电池、稳压电源、待测干电池、双刀双掷开关

四、主要实验步骤

1、设计自组电位差计的电路图连接线路；上图为设计电路

图，在实际实验中，我们为检流计串联了一个保护电阻，

以保护检流计不被非正常操作损坏。

2、对电路进行查线，并检查是否已将电路元件调制到安全

位置（变阻箱阻值接入最大，开关断开等）。

3、测量并读取数据（要读出试验现场温度计的示数）。

4、断开电路开关，拆分电路。

5、数据记录与处理

五、数据记录与处理

1、数据记录

I0=1mA E N=1.0186v

EX接入时，Rab=1018.6ΩRcd=1528.0ΩRp=1990Ω

灵敏度：检流计偏转14div，电阻变化是2078.9Ω-2025.6Ω

2、数据处理

（1）、计算标准电池温度修正值

E N≈E20-3.99*105-(t-20)-0.94*106-(t-20)2+9*109-(t-20)3

E20为20℃下标准电动势的值在本实验中 E20=1.01861V

t=17.3℃

可得到修正后的E N=1.01871v

（2）、灵敏度测量

检流计偏转14格时，电阻R AB变化了53.3Ω

（3）、待测电压计算

E X=(R cd/R ab)*E N=(1528.0/1018.6)*1.01871=1.5282v

（4）、相对误差

使用UJ25箱式电位差计测出电动势为1.521698v

相对误差t=（1.5282-1.521698）/1.521698*100%=0.427%

六、讨论

1.误差分析

由于标准电池在使用过程中会被消耗，因此其电动势有一定的误差值

2.对实验方法的改进

在对实验电路分析时，我们思考能否对已知电路进行一些改动。我们参考了UJ-25型电位差计的电路，设计了我们的实验电路。

应用此电路图设计自组电位差计的优点是便于理解，因为与UJ-25型电位差计的电路相似，原理也很简单。但同时，该电路也有不足。在

调整变阻箱使检流计指针不偏转的过程中，由于同时要保证两个电阻之和不发生改变，这就为调节工作增加了一定难度。

3.感想

电学实验是基础物理实验中很重要的一类。在实验中我逐渐培养了严谨的实验态度。对每一个实验步骤，对每一个实验数据，都不能掉以轻心。同时，在实验过程中，戒骄戒躁，要有耐心。在课后的数据处理环节，要准确每一项数据的来源及其用处。通过基础物理实验也使我对科学实验的严谨性有了更深入的理解。同时也学会了实事求是的实验态度，当实验结果与理论偏差太大时，要敢于去质疑，分析偏差的来源，而不是为了符合理论结果而去修改实验数据。