電位差計(jì)測(cè)金屬絲電阻率

1、一、 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 初步了解電位差計(jì)的結(jié)構(gòu),并學(xué)會(huì)正確使用；2了解并掌握電位差的工作原理補(bǔ)償原理。3能用電位差計(jì)進(jìn)行電阻率的測(cè)定。4了解設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的工作方法，培養(yǎng)獨(dú)立工作的能力。5培養(yǎng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣,為以后在物理上的發(fā)展打下基礎(chǔ)。二、 【實(shí)驗(yàn)原理】 利用電位差計(jì)，通過補(bǔ)償原理，來測(cè)定未知電阻和已知電阻兩端的電壓，利用分壓原理，算出未知電阻的阻值，利用螺旋測(cè)微器和刻度尺測(cè)出電阻絲的長(zhǎng)度和橫截面積的直徑，通過電阻率公式即可計(jì)算出電阻率。補(bǔ)償原理在圖1的電路中，設(shè)E0是電動(dòng)勢(shì)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電源，Ex是待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)（或待測(cè)電壓Ux），它們的正負(fù)極相對(duì)并接，在回路串聯(lián)上一只檢流計(jì)G，用來檢測(cè)回路中

2、有無(wú)電流通過。設(shè)E0的內(nèi)阻為r0；Ex的內(nèi)阻為rx。根據(jù)歐姆定律，回路的總電流為： 電位差原理如果我們調(diào)節(jié)E0使E0和Ex相等，由(1)式可知，此時(shí)I=0，回路無(wú)電流通過，即檢流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)稱電路的電位達(dá)到補(bǔ)償。在電位補(bǔ)償?shù)那闆r下，若已知E0的大小，就可確定Ex的大小。這種測(cè)定電動(dòng)勢(shì)或電壓的方法就叫做補(bǔ)償法。 顯然，用補(bǔ)償法測(cè)定Ex，必須要求E0可調(diào)，而且E0的最大值E0maxEx，此外E0還要在整個(gè)測(cè)量過程中保持穩(wěn)定，又能準(zhǔn)確讀數(shù)。在電位差計(jì)中，E0是用一個(gè)穩(wěn)定性好的電池（E）加上精密電阻接成的分壓器來代替的，如圖2所示。圖2中，由電源E、限流電阻R1以及均勻電阻絲RAD構(gòu)成的回路

3、叫做工作回路。由它提供穩(wěn)定的工作電流I0，并在電阻RAD上產(chǎn)生均勻的電壓降。改變B、C之間的距離，可以從中引出大小連續(xù)變化的電壓來，起到了與E0相似的作用。為了能夠準(zhǔn)確讀出該電壓的讀數(shù)，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行校準(zhǔn)。換接開關(guān)K倒向“1”端，接入標(biāo)準(zhǔn)電池ES，由ES、限流電阻R2、檢流計(jì)G和RBC構(gòu)成的回路稱為校準(zhǔn)回路。把B、C固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄈ鐖D中的位置），設(shè)RBC=RS，調(diào)節(jié)R1（即調(diào)節(jié)I0），總可以使校準(zhǔn)回路的電流為零，即RS上的電壓降與ES之間的電位差為零，達(dá)到補(bǔ)償。由歐姆定律可知：即 這一過程叫做電位差計(jì)的校準(zhǔn)，又稱“工作電流的標(biāo)準(zhǔn)化”。測(cè)量Ex時(shí)，把換接開關(guān)投向“2”端，接入待測(cè)電池E

4、x。接入待測(cè)電池Ex，由Ex、限流電阻R2、檢流計(jì)G和RBC構(gòu)成了測(cè)量回路。調(diào)節(jié)BC之間的距離，總可以找到另一位置BC，使測(cè)量回路的電流為零，即RBC上的電壓降和Ex之間的電位差為零，測(cè)量回路達(dá)到補(bǔ)償。設(shè)此時(shí)RBC=Rx，于是有 可推導(dǎo)出出 以上這種調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ凶觥岸髯冏琛闭{(diào)節(jié)法。 UJ361型電位差計(jì)的工作原理如圖3所示。圖中Ex是待測(cè)電動(dòng)勢(shì)；ES是標(biāo)準(zhǔn)電池；RS是標(biāo)準(zhǔn)電阻；G是檢流計(jì)。 當(dāng)把開關(guān) K 擲向 aa 端時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電池 ES 所在回路接通，調(diào)節(jié)工作回路中的電阻 Rp，即改變通過標(biāo)準(zhǔn)電阻RS及RAB的電流，直至檢流計(jì)G的指針指零，此時(shí)利用公式 三、 【實(shí)驗(yàn)儀器及介紹】UJ31

5、型電位差計(jì)、檢流計(jì)、滑線變阻器、直流電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電池、待測(cè)電池、穩(wěn)壓電源、單刀開關(guān)、單刀（雙刀）雙擲開關(guān)、待測(cè)電阻、 螺旋測(cè)微器、 刻度尺、 導(dǎo)線若干等。 UJ31型電位差計(jì)圖5.8.2 UJ31型電位差計(jì)面板圖UJ31型箱式電位差計(jì)是一種測(cè)量低電勢(shì)的電位差計(jì)，其測(cè)量范圍為(置檔)或（置檔）。使用外接工作電源，標(biāo)準(zhǔn)電池和靈敏電流計(jì)均外接，其面板圖如圖5.8.2所示。調(diào)節(jié)工作電流（即校準(zhǔn)）時(shí)分別調(diào)節(jié)（粗調(diào)）、（中調(diào)）和（細(xì)調(diào)）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，以保證迅速準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)工作電流。是為了適應(yīng)溫度不同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)的變化而設(shè)置的，當(dāng)溫度不同引起標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)，使工作電流保持不變。被分成（）、

6、（）和（）三個(gè)電阻轉(zhuǎn)盤，并在轉(zhuǎn)盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的電壓值，電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)可以從這三個(gè)轉(zhuǎn)盤上直接讀出未知電動(dòng)勢(shì)或未知電壓。左下方的“粗”和“細(xì)”兩個(gè)按鈕，其作用是：按下“粗”銨鈕，保護(hù)電阻和靈敏電流計(jì)串聯(lián)，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度降低；按下“細(xì)”按鈕，保護(hù)電阻被短路，此時(shí)電流計(jì)的靈敏度提高。為標(biāo)準(zhǔn)電池和未知電動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源和未知電動(dòng)勢(shì)由相應(yīng)的接線柱外接。UJ31型電位差計(jì)的使用方法：（1）將置到“斷”，置于“”檔或“”檔（視被測(cè)量值而定），分別接上標(biāo)準(zhǔn)電池、靈敏電流計(jì)、工作電源。被測(cè)電動(dòng)勢(shì)（或電壓）接于“未知1”（或“未知2”）。(2)根據(jù)溫度修正公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電池的電

7、動(dòng)勢(shì)的值，調(diào)節(jié)的示值與其相等。將置“標(biāo)準(zhǔn)”檔，按下 “粗”按鈕，調(diào)節(jié)、和，使靈敏電流計(jì)指針指零，再按下 “細(xì)”按鈕，用和精確調(diào)節(jié)至靈敏電流計(jì)指針指零。此操作過程稱為“校準(zhǔn)”。(3) 將置“未知1”(或“未知2”)位置，按下“粗”按鈕，調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、使靈敏電流計(jì)指零，再按下 “細(xì)”按鈕，精確調(diào)節(jié)讀數(shù)轉(zhuǎn)盤使靈敏電流計(jì)指零。讀數(shù)轉(zhuǎn)盤、和的示值乘以相應(yīng)的倍率后相加，再乘以所用的倍率，即為被測(cè)電動(dòng)勢(shì)（或電壓）。此操作過程稱作“測(cè)量”。【注意事項(xiàng)】1.實(shí)驗(yàn)前熟悉UJ31型直流電位差計(jì)各旋鈕、開關(guān)和接線端鈕的作用。接線路時(shí)注意各電源及未知電壓的極性。2檢查并調(diào)整電表和電流計(jì)的零點(diǎn)，開始時(shí)電流計(jì)應(yīng)置于其敏度最

8、低檔（×0.01檔），以后逐步提高靈敏度檔次。3.檢流計(jì)不能通過較大電流，因此，在C、D接入時(shí)，電鍵D按下的時(shí)間應(yīng)盡量短。4.接線時(shí)，所有電池的正、負(fù)極不能接錯(cuò)，否則補(bǔ)償回路不可能調(diào)到補(bǔ)償狀態(tài)。5標(biāo)準(zhǔn)電池應(yīng)防止震動(dòng)、傾斜等，通過的電流不允許大于，嚴(yán)禁用電壓表直接測(cè)量它的端電壓，實(shí)驗(yàn)時(shí)接通時(shí)間不宜過長(zhǎng)；更不能短路。四、【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】（1）取待測(cè)電阻絲，按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。（2）電位差計(jì)的調(diào)零：先將K2打到標(biāo)準(zhǔn)，然后按下粗調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)R1,R2,使電位差示數(shù)為零，然后彈起粗調(diào)旋鈕，按下細(xì)調(diào)旋鈕，調(diào)節(jié)R3, 使電位差示數(shù)重新調(diào)為零。（3）電壓的測(cè)定：將K2打到未知1，讀出此時(shí)已知電阻R1=10歐姆的電壓示數(shù)U1,然后將K2打到未知2，讀出此時(shí)未知電阻Rx兩端的電壓示數(shù)Ux，（4）重復(fù)步驟（2）（3）連續(xù)5次，總共測(cè)出6組數(shù)據(jù)，記錄下來填入表格中。（5）其它數(shù)據(jù)的測(cè)定：用螺旋測(cè)微器測(cè)出電阻絲的直徑D，并且連續(xù)測(cè)6次，將數(shù)據(jù)記錄下來填入表格中。然后游標(biāo)