物理实验报告及思考答案 - 东北石油大学课案(4)

2019-08-31 15:18

东北石油大学物理实验

答:应考虑电源电压,比例臂的电阻值,检流计的分度值。电源电压取6V,R1,R2取1000Ω,检流计取1.5级μA表。

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[实验十] 用电位差计测量电动势

1. 按图3-10-4联好电路做实验时,有时不管如何调动a头和b头,检流计G的指针总指零,或总不指零,两种情况的可能原因各有哪些?

答:总指零的原因:测量回路断路。总不指零的原因:① E和Ex极性不对顶;② 工作回路断路;③ RAB上的全部电压降小于ES,Ex二者中小的一个。

2. 用电位差计可以测定电池的内阻,其电路如图3?10?6所示,假定工作电池E>Ex,测试过程中Rc调好后不再变动,Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池Ex的内阻r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx为已知)。

证明:设A为R上单位长度的电位差,Vx为K2的端电压,则有:

Ex=AL1 (1) Vx=AL2 (2) 而

代入(2)式得:

Rx/(r+Rx)Ex=AL2 (3) (1)式除(3)式,整理后得: r =[(L1-L2)/L2]Rx

3. 用箱式电位差计可以测定电阻或校准电流表。在图3-10-7(a)中,A是待校准电流表,

Rx是待测定的电阻,R0是可调的准确度很高的电阻箱,其值可直接读出,图(b)是UJ37箱式电位差计。怎样才能把Rx测算出来? A表如何校正??

答: 测量电阻Rx

① 调整可变精密电阻箱R0(作标准电阻用)的阻值,使电流表有适当偏转,如可能,使R0与Rx相接近。

② 将1点接Ex (+),2点接Ex (-),测出Vx(Rx两端的电位差)。

③ 将2点接Ex (+),3点接Ex (-),保持电流不变,测出V0(R0两端的电位差)。 ④ 因Rx和R0通过的电流相同,故:Rx=(Vx/V0)R0 校准电流表

① 将3点接Ex(-),2点接Ex(+),调整R0,使电流表A指示第一个校准点。测出R0两端的电位差V1,得第一校准点的电流I1(I1=V1/R0)。

② 同法测出同一校准点的电流I2, I3, ……。 ③ 作出校准曲线。

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4. 如图3-10-4所示的电位差计,由A到B是11m长的电阻丝,若设a=0.1V/m,11m长的电压降是1.1V,用它测仅几毫伏的温差电动势,误差太大。为了减少误差,采用图3-10-8所示电路。图3-10-8是将11m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R1和R2。若AB的总电阻已知为r, 且R1、R2、r上的总电压为1.1V,并设计AB(11m)电阻丝上的a=0.1mV/m,试问R1+R2的电阻值应取多少? 若标准电池E0的电动势为1.0186V,则R1可取的最大值和最小值分别为多少(用线电阻r表示)?

答:

① 由于电位差计单位长度电阻线的电位差为a,则电阻线AB上的电位差VAB=11a=1.1mV,而回路电流应为I =VAB/r。另一方面,由于

I(R1+R2+r)=1.1V,

所以

(VAB/r)(R1+R2+r)= 1.1V

VAB[ (R1+R2)/r +1]= 1.1V

所以

R1+R2=[(1.1/VAB)-1] r =(1.1/0.0011-1)r=999r

② 当R2I = E0 时,R1为最小,即R1= R1min,此时有R1I + E0 + Ir = 1.1。由于I =VAB/r=0.0011/r,所以

R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r

当R2I+Ir =E0 则R1为最大,即R1= R1max,此时有R1I + E0 = 1.1。所以

R1max =(1.1-E0)/I=74r

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