华理大物实验报告.doc

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1、1实验名称电桥法测中、低值电阻一.目的和要求1.掌握用平衡电桥法测量电阻的原理和方法;2.学会自搭电桥，且用交换法测量电阻来减小和修正系统误差;3.学会使用QJ-23型惠斯登电桥测量中值电阻的方法;4.学会使用QJ-42型凯尔文双臂电桥测量低值电阻的方法;二.实验原理直流平衡电桥的基本电路如下图所示。图中称为比率臂，为可调的标准电阻，称为比较臂，为待测电阻。在电路的对角线（称为桥路）接点BC之间接入直流检流计，作为平衡指示器，用以比较这两点的电位。调节的大小，当检流计指零时，B，C两点电位相等；，即；。因为检流计中无

2、电流，所以，，得到电桥平衡条件。三.实验仪器直流电源，检流计，可变电阻箱，待测电阻，元器件插座板，QJ24a型惠斯登直流电桥，QJ42型凯尔文双臂电桥，四端接线箱，螺旋测微计四.实验方法1.按实验原理图接好电路；2.根据先粗调后细调的原则，用反向逐次逼近法调节，使电桥逐步趋向平衡。在调节过程中，先接上高值电阻Rm，防止过大电流损坏检流计。当电桥接近平衡时，合上KG以提高桥路的灵敏度，进一步细调；3.用箱式惠斯登电桥测量电阻时，所选取的比例臂应使有效数字最多。五.数据记录与分析1.交换法研究自搭电桥的系统误差-RA/R

3、B=100/100RB/RA=100/100ΔRS仪(Ω)σRS(Ω)ΔR’S仪(Ω)σRS’(Ω)RS(Ω)R’S(Ω)RX2294.7300.90.30.20.30.2RX31976.02015.02121，其中是电阻箱示值，是所用转盘个数，，，所以，2.不同比例臂对测量结果的影响RA/RBRS(Ω)RX1(Ω)结论100/10051.051.0比例臂越小，有效数字位数越多，测量结果越精确。100/1000500.650.06100/100005125.651.2563.用箱式惠斯登电桥测量电阻RX比率CRS(Ω

4、)RX(Ω)结果RX10.01509850.98比例臂C的选取应使有效数字位数最多，从而提高测量精度RX20.12990299.0RX31199019904.用开尔文电桥测量低值电阻铜棒平均直径d＝3.975mm（多次测量取平均）（末读数－初读数）铜棒长度/mm240.00280.00320.00360.00400.00440.00电阻值/10-3Ω1.461.691.952.192.422.68电阻，由下图中的拟合直线得出斜率，则电阻率六.分析讨论题当惠斯登电桥平衡后，若互换电源与检流计位置，电桥是否仍保持平衡？试

5、说明之。答：电桥仍保持平衡。在互换电源与检流计位置前，电桥平衡条件为，互换位置后的电桥线路如下。在新桥路内，若，检流计无电流通过，A，D两点电位相等。则有，因而有的关系。这样。即就是互换位置前的平衡条件。所以电桥仍保持平衡。2实验名称静电场测绘一.目的与要求1.学习用模拟法测绘静电场的分布。2.加强对电场强度和电势的概念。二.实验原理由于静电实验条件苛刻且不稳定，而稳恒电流的电场和相应的静电场的空间是一致的，在一定的条件下，可以用稳恒电流的电场来模拟测绘静电场。静电场与稳恒电流场的对应关系为静电场稳恒电流场导体上的电

6、荷±Q电场强度介电常数电位移=无荷区电势分布极间电流I电场强度电导率电流密度=无源区电势分布根据上表中的对应关系可知，要想在实验上用稳恒电流场来模拟静电场，需要满足下面三个条件：⑴电极系统与导体几何形状相同或相似。⑵导电质与电介质分布规律相同或相似。⑶电极的电导率远大于导电质的电导率，以保证电极表面为等势面。以无限长同轴柱状导体间的电场为例，来讨论二者的等效性。设真空静电场中圆柱导体A的半径为，电势为；柱面导体B的内径为，且B接地。导体单位长度带电±（即线密度）。根据高斯定理，在导体A、B之间与中心轴距离为r的任意一

7、点的电场大小为(1)电势为（2）导体A的电势可表示为（3）于是在距中心处（4）此时的场强为（5）将A、B间充以电阻率为ρ、厚度为的均匀导电质，不改变其几何条件及A、B的电位，则在A、B之间将形成稳恒电流场。设场中距中心线r点处的电势为，在处宽度为的导电质环的电阻为（6）从到的导电质的电阻为（7）电极A、B间导电质的总电阻为（8）由于A、B间为稳恒电流场，则（9）即（10）比较（10）和（4）式可知，电流场中的电势分布与静电场中完全相同，可以用稳恒电流场模拟描绘静电场。根据（4）可以导出或（11）三.实验仪器静电场描绘

8、仪，坐标纸。四.实验操作步骤1.测量长的同轴圆柱体间的电场分布。（1）按照实验面板提示，选择检流计法，调整好仪器，选。（2）移动探针，分别取测量电位为，，三个等势面，每组均匀分布8点等势点，测出各等势点的坐标，并列表记录，将数据输入电脑处理，得到测量半径（对应有三个测量半径）。（3）将三个等势面的，并与（11）式的理论值理比较，并求百分误差。2