电位差计研究性实验报告(2)

图

2.对电路进行查线并检查是否已将电路元件调到安全位置(变阻箱阻值最大，开关断开等)

3.测量并读取数据

1)将开关拨至左边，调节变阻箱AB，使灵敏检流计G示数为零，记录RAB,RCD的读数；

2)将开关拨至右边，调节变阻箱AB,CD使得RAB+RCD不变，且灵敏检流计G的读数仍为零，记录RAB’，RCD’的读数；

4.断开电路开关，拆掉电路，将实验仪器归位。

4.2 UJ25型箱式电位差计

1.按公式

EN ≈ [1.01860 - 3.99×10-5(t - 20) - 0.94×10-6(t - 20)2 + 9×10-9(t - 20)3]V 计算当时t温度下标准电池的电动势（E20由实验室给出），将内附标准电池置于该计算值处。

2.按电位差计面板接好线路。

3.进行电流标准化调节，此后不能再转动任何一个工作电流调节旋钮。

4.测量干电池的电动势EX 。

5.将标准电阻R并接到EX处，仿步骤3、4测出UR ，求出电池的内阻rx 。

6.误差计算：△Ux = (a%*Ux+0.00001)伏，其中a为电位差计级别。同样，根据误差传递公式也可求出rx的误差。

5.实验数据处理

5.1自组式电位差计测电动势

实验温度：T=17℃ 则标准电池电压的大小为: EN ≈ [1.01860 - 3.99×10-5(t - 20) - 0.94×10-6(t - 20)2 + 9×10-9(t - 20)3]V = 1.0185V

自组电位差计的测量结果：EX=IR1’=10×1420.5=1.4205V

不确定度的计算

⑴ 仪器误差引起的不确定度的计算 仪器误差的计算：

△R1 = 1×103×10-3 + 0×100×10-3 +8×10×2×10-3 + 1×5×10-3 + 0.5×5×10-2 + 0.020

= 1.210Ω

△R2 = 1×103×10-3 + 9×100×10-3 +9×10×2×10-3 + 3×5×10-3 + 0×5×10-2 + 0.020

= 2.115Ω

△R1’ = 1×103×10-3 +4×100×10-3 +2×10×2×10-3 + 0×5×10-3 + 0.5×5×10-2 + 0.020

= 1.485Ω

△R2’ = 1×103×10-3 + 5×100×10-3 +9×10×2×10-3 + 1×5×10-3 + 0×5×10-2 + 0.020

= 1.705Ω

由此可算得电阻对应的不确定度

u(R1) = △R1/=0.699Ω

3

u(R2) = △R2/=1.221Ω u(R1’) =△R1’ /3=0.857Ω u(R2’) = △R2’ /3=0.984Ω 则有：

u仪

(EX)EX

= 7.48×10V/V

则有仪器引起的不确定度的大小为： U仪(Ex) =Ex （U仪(Ex) /Ex）=1.4205×7.48×10-4 =0.0011V

⑵ 计算有灵敏度引起的不确定度 灵敏度：S =

-4

14div

= 64.7div/V

(1614 1397.5) 10 3

灵敏度误差：△灵(Ex) = 0.2/S =0.000309V

灵敏度引起的不确定度： u灵(Ex) = △灵(Ex)/

3=0.000178V（可忽略）

u(Ex) =u仪(Ex)+u灵(Ex) = 0.001278V

测量两结果的最后表示

Ex ± U(Ex) = (1.421 ± 0.001)V

5.2 UJ25型电位差计测电动势

Ex = 1.420684V △仪 = a%×Ex + 0.00001=0.01%×1.420684 + 0.00001 = 1.520684×10-4V u(Ex) = △仪/

3= 0.0000878V

Ex ± u(Ex) = (1.420684 ± 0.000088)V

5.3 UJ25型电位差计测电阻

由于将R1（电阻箱）和Rx（待测电阻）分别串联接于UJ125型电位差计，R1和R2两端电压之比即为电阻之比。

调节电阻箱R1至180Ω

测得U1=1.443884V， U2=1.421882V

所以Rx =

U2

R1=177.2571Ω U1

不确定度：

△R1 = 100×10-3 + 80×2×10-3 + 0 + 0 + 0.020 = 0.280Ω U(R1) = △R1/=0.16166Ω

U0

)=1.453884×10-4V u(U1) = △U1 /=8.39400 × 10-5V 10U

△U2= 0.01%×(U2 0)=1.431882×10-4V u(U2) = 8.26697× 10-5V

10

△U1 = 0.01%×(U1

u(Rx)u(R1)2u(U1)2u(U2)28.9360× 10-5V

[] [] [] RxR1U1U2

u(Rx) = Rx×u(Rx)/Rx = 0.158397Ω Rx±U(Rx) = (177.3 ± 0.2)Ω

6. 误差分析

6.1电位差计工作电源电压不稳：

以蓄电池或干电池为工作电源的电位差计，其瞬时电压稳定性好，但不能长时间保持稳

定，因此会对实验测量结果造成一定影响。

6.2检流计灵敏度误差

检流计的灵敏度越高，其测量值越准确。但是灵敏度越高的同时也越难以调平。所以选择较低的灵敏度必然会带来一定的误差。灵敏度与允许误差的关系可由下式决定：

S≥β/(0.3~0.1)△

6.3调平检流计时人眼与检流计未保持平衡

目光斜视会使得在检流计未调平时就将其当做已经调平，出现误差。

6.4标准电源的电动势变化

对于自组式电位差计，那么标准电池长时间的微小变化可以忽略不计，但对于极高精准度的UJ25型箱式电位差计来说，这种微小的变化不可忽略，即使是小数点后第六位的电压变化，都会对实验测量结果造成误差，这是对UJ25型箱式电位差计的极高精确度的一种浪费，故应使用电子标准电源。

7. 实验改进

7.1 测出电压随时间的变化情况

为减小电位差计工作电压不稳带来的误差，可以每分钟测量一次干电池电压，并作出干电池电压碎时间的变化曲线。

7.2 保持水平视线读数

检流计调零时应保持视线与检流计的零刻度线平行，不能斜视检流计读数。

7.3 选择适宜灵敏度

实验所采用的电阻箱最小分度值为0.1 ，不能实现阻值的连续变化。因此当检流计的灵敏度很高时难以将其调零。故需选择检流计的合适的灵敏度。

8. 感想与总结

本次实验看似简单，其实也有很多需要注意的地方。实验前应充分做好预习，不应急于实验，先弄清仪器的使用方法，避免盲目操作损坏实验仪器。

连接电路时，应先仔细阅读电路图，按顺序连好各个元件，其中要注意个元件的正负极之分。连好电路之前要养成保持总开关断开的好习惯。使用检流计之前，应该先大概估计一下电流，否则，即使再快地断开开关，也可能会使指针因摆动角度过大从而造成仪器损坏。

这次实验，让我们不仅学习了解了电位差计的使用方法，也给了我们很多启示。电位差计是我选择的第一个电学实验。电学实验的特点是电路中出现任何一点小问题都可能导致整个电路无法运行。实验过程中当我们连接好电路并开始改变电阻值使检流计指零时却发现无论如何也不能调出合适的值，检查多次，电路的连接确实没有问题，最后才发现原因是调错了输出电压。这也给了我们一个教训，即连接电路时一定要仔细，出现问题时逐项检查，也需要开动脑筋根据现象判断出错的原因。以后做实验之前一定要先把现实条件考虑充分，要考虑到各种可能出现误差的地方，并在做实验时多加留意。

另外，急于求成反而会导致实验数据的不准确。正所谓欲速则不达。犯下第一个错误的时候，原本耽误了一些时间的我更加着急，总想着迅速测出数据，导致读调零检流计的时候视线还未与检流计零刻度线保持水平就匆匆记下电阻值，这样测出的数据误差就比较大。以后的实验中我一定不急于求成，力求实验数据的真实性和准确性。

【参考文献】

[1] 李 …… 此处隐藏：1640字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……