板式電位差計儀器研究

【摘 要】本文闡述了用板式電位差計測量干電池的電動勢和內(nèi)阻的原理和方法，分別用十一線板式電位差計和精密電阻板式電位差計測量了同一干電池的電動勢和內(nèi)阻，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，給出了實驗結(jié)果，對兩種電位差計進(jìn)行了比較研究。

【關(guān)鍵詞】十一線板式電位差計；精密電阻板式電位差計；儀器研究；接觸電阻；精密電阻

用伏特表測量電位差或電源電動勢時，由于伏特表必然要從待測電路或電源中分取電流，因此測得的只能是包含伏特表在內(nèi)的該并聯(lián)電路此時的端電壓，其值小于實際的電位差或電源電動勢。電位差計是利用補償原理和比較法精確測量直流電位差或電源電動勢的常用儀器，它準(zhǔn)確度高、使用方便，測量結(jié)果穩(wěn)定可靠，因此還常被用來精確地間接測量電流、電阻和校正各種精密電表。十一線電位差計是一種教學(xué)型板式電位差計，通過它的解剖式結(jié)構(gòu)，可以更好地學(xué)習(xí)和掌握電位差計的基本工作原理和操作方法，培養(yǎng)連接電路和排除簡單故障的能力，有利于進(jìn)一步使用箱式電位差計。

1 原理

1.1 測電源電動勢原理

電路如圖 1所示。根據(jù)全電路歐姆定律

3 儀器描述

3.1 十一線板式電位差計

普通板式電位差計又稱為十一線電位差計，它的構(gòu)造如圖2所示。它實際上是一根11m長、截面非常均勻的電阻絲，折成十一段都是一米長的導(dǎo)線，固定在一塊平板上，其中a端通過導(dǎo)線和插頭可與1、2、…、10等十個插座中任何一個相連接.b端是滑動塊與銅片接觸點的引出端，其活動范圍為1.000m。在電位差計調(diào)平衡時起微調(diào)的作用.滑塊與電阻絲接觸的b點電勢，由頂端接線柱引出.滑塊的箭頭指示滑塊的位置，由米尺讀出，如果電位差計的靈敏度足夠高，則L可讀到mm位.若要取L=10.1866m時，可將a插入“10”插座，b移動到“0.1866m”的位置，其中最后一位數(shù)字“6”已屬于估計位.如果測Ex時，電位差計已調(diào)到平衡[6-7]，其中a的位置是5，b的位置指示著0.0853m，那么待測電池的電動勢Ex=0.100000×5.0853V=0.50853V。

3.2 精密電阻板式電位差計

精密電阻板式電位差計，它的構(gòu)造如圖3所示。它實際上是在十一線電位差計基礎(chǔ)上改進(jìn)的電位差計。把原前十米長電阻絲換成10個阻值均為6.6Ω的精密電阻，把原10個插孔改成10個接線柱，固定在一米長有機(jī)玻璃尺上的電阻絲的阻值為6.6Ω，其他與十一線電位差計相同[8]。

4 儀器改進(jìn)研究

精密電阻板式電位差計與普通板式電位差計相比較，新式的具有如下優(yōu)點：

（1）減小了電阻絲與插孔間接觸電阻產(chǎn)生的誤差；

（2）減小了插頭與插孔間接觸電阻產(chǎn)生的誤差（此項誤差最大）；

（3）減小了10根（米）電阻絲松緊程度不一致產(chǎn)（下轉(zhuǎn)第185頁）（上接第199頁）生的長度誤差；

（4）減小了10根電阻絲的讀數(shù)誤差；

（5）減小了10根電阻絲由于熱脹冷縮產(chǎn)生的電阻變化誤差；

（6）減小了插孔與儀器板之間的接觸電阻產(chǎn)生的誤差；

（7）減小了10根電阻絲隨儀器板熱脹冷縮產(chǎn)生的長度誤差；

（8）減小了10根電阻絲由于儀器板老化、彎曲等原因產(chǎn)生的誤差；

（9）尺子的優(yōu)點比木尺好幾百倍；

（10）減少了故障率，使上課順利輕松；

（11）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，造型高雅；

（12）物理模型清晰；

（13）儀器體積減小了一半以上。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄧太平.用板式電位差計測量電動勢和內(nèi)阻實驗[J].考試周刊，2011（36）：175-176.

[2]封麗，符時民，陳維石.基礎(chǔ)物理實驗（第一冊）[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2007.

[3]邱忠媛，袁泉，吳中立.電位差計的使用研究及數(shù)據(jù)處理[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，32（4）：267-268.

[4]姚曉菊，戴劍峰，諸潤通，等.對十一線電位差計測電動勢值的討論[J].物理通報，2004（8）：32-33.

[5]劉鵬.測量電池電動勢和內(nèi)阻中不確定度評定方法比較[J].物理與工程，2012，22（4）：16-17.

[6]豐遠(yuǎn).基于VB的十一線式電位差計仿真實驗設(shè)計[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報，2010，28（3）：478-481.

[7]李欣茂，黃家敏，趙萍.板式電位差計實驗的難點與要點[J].考試周刊，2012（12）：129-130.

[8]茶國智，鄭曉虹，王少敏.一個基于板式電位差計的綜合性實驗設(shè)計[J].大理學(xué)院學(xué)報，2008，7（6）：59-61.

[責(zé)任編輯：周娜]