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电磁学实验讲义 电磁学实验讲义 电电磁磁学学实实验验讲讲义义 (物理学专业用) (物理学专业用) ((物物理理学学专专业业用用)) 吕梁学院物理系编 吕梁学院物理系编 吕吕梁梁学学院院物物理理系系编编 2012年2月 2012年2月 年22月月 1 实验一 用学生式电位差计测电池的电动势和内组 实验目的： 1．掌握用电位差计测电动势的原理。 2．测量电池的电动势和内阻。 仪器和用具： 学生式电位差计 标准电势与待测电势 电阻箱 实验原理： 一、概述 电位差计是通过与标准电池电压进行比较来测定未知电压或未知电源电动势的 一种仪器，由于电路中采用了补偿法，使被测电路在测量时无电流流过，因此，可 以达到相当高的准确度。电位差计被广泛地应用在计量工作和其它精密测量中。通 过学生式电位差计实验，可以了解电位差计的基本原理、结构和使用方法。 二、电位补偿原理 用电压表不能准确地测电动势。 电压表可以测量电路各部分的电压，但不能测量电源的电动势。为电压表并联 在电源的两端时(图1-1)，根据闭合欧姆定律可知，电压表的指 示是此时电源的端电压，而不是它的电动势。 图1-1中：V=E—I r E——电源电动势； r一一电源内阻； 图2-1 I一一回路中电流； v——电压表指示数； 电压表的指示数v，表示电源的端电压；Ir为电源内阻上 的电压降。由于电源内阻是未知的，因此由上式不能根据V的 值准确确定电源的电动势。 图1-2 图1-2是将被测电动势的电源E。与一已知电动势的电源E。 “+”端对 “十”端，“一”端对“一”端地联成一回路，在电路中串联检流计“G”， 若两电源电动势不相等，即Ex≠E。，回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动 势Eo可调并已知，那么改变E。的大小，使电路满足Ex=E。，则回路中没有电流， 检流计指示为零，这时待测电动势Ex得到已知电动势E。的补偿，可以根据已知电 2 动势值E。定出Ex，这种方法叫补偿法，如果要测任一电路中两点之间的电压，只 需将待测电压两端点接人上述补偿回路代替Ex，根据补偿原理就可以测出它的大 小。我们知道，用电压表测量电压时，总要从被测电路上分出一部分电流，从而改 变了被测电路的状态，用补偿法测电压时，补偿电路中没有电流，所以不影响被测 电路的状态。这是补偿测量法最大的优点。 三、电位差计 按电压补偿原理构成的测量电动势的仪器称为电位差计。由上述补偿原理可知， 采用补偿法测量电动势对E。应有两点要求：(1)可调。能使E。和Ex补偿。(2)精 确。能方便而准确地读出其电动势大小，数值稳定。 图2-3是实现补偿法测电动势的原理线路，即电位 差计的原理图。采用精密电阻Rab组成分压器，再用电 压稳定的电源E和限流电阻R串联后向它供电。使分压 图1-3 IoRcd改变。只要Rcd和Io数值精确，则图中虚线内cd 之间的电压即为精确的