用线式电势差计测电动势(大学物理)

电势差计的使用播放视频一.              实验目的： 1.              掌握UJ36a型电势差计的工作原理；2.              掌握用UJ36a形箱式电势差计进行测量的基本方法。二. 实验仪器和器材：UJ36a型电势差计1台，直流稳压电源1台，1Ω定值电阻1只，毫安表1块，电阻箱1个，电键1只，导线等。三.            实验原理：1.              补偿法测量过程就是通过实验仪器来检测系统真实参量的过程，与之相应的实验方法和检测手段应以不改变（或尽量少改变）待测系统的原有状态为原则。但该原则在不少测量过程中往往是难以做到的。例如，用电压表跨接在待测电源的两图7-1              图7-2 端测电源的电动势时，由于有电流I流过电压表，电压表的读数不是待测电源的电动势EX ，而是路端电压U ，如图7-1 所示。根据全电路欧姆定律，有                     U = EX — I ∙ r式中r为待测电阻的内阻。造成这种结果的原因是电压表的接入，改变了待测电路的原有状态。为了精确地测定电源的电动势，可按图7-2 电路进行测量。图中EX为待测电源；E0为可调标准电源；G为检流计。调节E0 使检流计示零，则回路中两个电源电动势必然大小相等、方向相反，此时我们称电路达到了补偿。在补偿条件下，如果E0的量值已知，则Ex可求出。根据这一测量原理，在提供一种可调的标准量来抵消待测量所显现的作用的条件下，对待测量进行测量的方法，称为补偿法。2.    UJ36a型箱式电势差计的工作原理：图7-3用电势差计测电压或电动势就是补偿法的一个典型例子。如图7-3所示，E是工作电源，EN是标准电池的电动势，Ex是被测电动势或电压，G是晶体管放大检流计，RP是工作电流调节电阻，R是被测电动势的补偿电阻，RN是标准电池电动势补偿电阻，K为转换开关。测量时先调节工作电流。将K扳向“标准”位置，调节Rp ，使检流计指零，这时标准电池的电动势由电阻RN上的电压降补偿。所以                 EN = I ∙ RN                  （1）式中I 是流过RN和R的电流，称之为电势差计的工作电流。工作电流调好后，将K板向“未知”位置，同时移动Q触头，再次使检流计指零，此时触头Q在R上的读数为RQ ，这是被测量的电动势或电压由RQ电阻上的电压降补偿。所以                    Ex = I ∙ RQ                   (2)式（2）和式（1）相除后经整理得                                        （3）由式（3）不难看出，只要测出RQ与RN的比值再乘以标准电池的电动势EN即可得出被测电动势或电压。当电路完全补偿时，被测回路无电流流过，测量回路并不从被测回路吸收功率，所以测量精度很高。3.    电势差计测量电压原理：如图7-4所示，当电键K接通后，定值电阻R上就会有电流I流过，那么R两端就会产生一定的电压Ux ，这个电压可以用电势差计测量。当电阻箱Rf的阻值改变时，流过定值电阻R的电流I和定值电阻R两端的电压UX都将随之变化。图7-4四.            实验步骤：1.              按图7-4接好电路，并将稳压电源调到2v；2.              调节电阻箱Rf将工作电流I调至表7-1指定数值；3.              将被测电压接到电势差计的“未知”端，注意正负不可接错；4.              把倍率开关旋到“×0.2”或“×1”位置，3分钟后，调节面板上的“调零”旋钮，使检流计指零（第一次调零）；5.              将扳键开关扳向“标准”端，调节电位器RP，使检流计指零（第二次调零）；6.              再将扳键开关扳向“未知”端，调节步进盘和滑线盘，使检流计再次指零（第三次调零）；7.              待测电压或电动势Ux按下式计算：Ux  = （步进盘读数 + 划线盘读数）×倍率8.              改变工作电流重做5遍。五. 实验纪录：表7-1次数123456I / mA20304050100150Ux / mv                                 ×0.2 ：0 ~ 46 mv ,精度 10 μv     本电势差计的量程为：                          ×1  ：0 ~ 230{ mv ,精度 50 μv电场强度公式    电场强度    电场强度计算公式    安培力公式    传导电流和位移电流    霍尔效应及其应用    电场强度与电压的关系    点电荷电场强度公式    静电场的应用    法拉第电磁感应定律公式    磁感应强度的方向    电子的电荷量