【板式电势差计测量电阻】 怎样用电势差测量电阻
第23卷第1期2007年3月焦作师范高等专科学校学报
J OURNAL OF JI AOZ UO TEACHERS COLLEGE Vo l 1231No 11
M ar 12007
板式电势差计测量电阻方法探讨
郭战营, 许安涛
(焦作师范高等专科学校理化生系, 河南焦作454001)
摘要:从分析板式电势差计的测量原理入手, 剖析了板式电势差计的结构。在此基础上阐述了利用板式电势差计测量电路中任意两点间电压的原理, 介绍了工作电流标准化调节的重要性。最后设计了板式电势差计测量电阻的电路图, 提供了一种简单有效的测量电阻的方法。
关键词:板式电势差计; 电势比较法; 测量电阻
中图分类号:TM 93411 文献标识码:A 文章编号:1672-3465(2007) 01-0066-02
电势差计是一种电势差测量仪器, 分箱式和板式两种。其中板式电势差计因为具有原理直观、测
量精度较高、便于学习和研究的特点, 实验中常用来测量电池的电动势和电路中任意两点间的电压。把它用于电阻的测量, 也可以得到令人满意的结果, 而且方法简单,
便于操作, 不失为一种测量电阻的好方法。
板式电势差计是利用电势比较法进行测量的, 其测量原理如图1所示。
[1](P83)
活动范围为11000m, 在电势差计调平衡时起细调作用, 滑块的位置可由下面的米尺读出, 如果电势差计灵敏度足够高, 则米尺上的长度可精确到mm 级。
图2 板式电势差计结构图
板式电势差计与可变限流电阻R p 、工作电池E 及开关K E 相串联, E S 为标准电池, G 为检流计, K G 为单刀双掷开关。若K G 与1和2都断开, K E 合上, 则流过电势差计的电流I 和ab 两端间的电压U ab 分别为:
图1 板式电势差计测量原理图
图1中MN 间的虚线框部分为一根长11m 、粗细非常均匀的电阻丝, 折成11段都是1m 长的导线, 固定在平板上, 因此称十一线板式电势差计。其结构如图2所示。
[1]
R p +R MN +R E 内
E
U ab =U a -U b =R ab
R p +R M N +R E 内
式中R E 内为电源E 的内阻。
I=
E
(1) (2)
图2中a 端通过导线和插头可与1、2, , 10等10个插孔中任何一个相连接, 在电势差计调平衡时起粗调作用; b 端是滑块与铜片接触点的引出端, 其
收稿日期:2006-04-02
当K G 扳向1时, 则ab 间接着G 和E S 。若U ab
>E S , 则标准电池充电, 检流计指针发生偏转; 若U ab
作者简介:郭战营(1970-), 男, 河南博爱人, 焦作师范高等专科学校理化生系副教授, 理学硕士。
66
郭战营等:板式电势差计测量电阻方法探讨
果此时ab 间长度为l 0, 则电阻丝单位长度的电压降为E S /l 0。当K G 扳向2时, 0、2两端接到待测电源的正负两极上, 就可测电源的电动势, 接到外电路任意两点就可测这两点间的电压, 只不过此时电势差计失去平衡, 必须合理移动a 、b 的位置, 使电势差计重新达到平衡, 若此时ab 间的距离为l X , 则待测电压为:
E s
@1x (3) l 0
为提高测量精度, 数值上E S 应足够准确为l 0
U 02=
的10倍, 这样才能保证测量的电势差的有效值与l 的有效值完全相同。但此时I G 不一定等于0, 必X
须借助于R p 的调节才能使电势差计处于平衡状态, R p 满足E S /l 0=10的调节过程就是电势差计工作电流的标准化调节过程。
用板式电势差计测量电阻的电路如图3[2]
所示。
n
n
图3中待测电阻R X 和标准电阻R S 串联在一个电路中, 利用双刀双掷开关K 可以分别测量R X 和R S 两端的电压, 得:
[3]
E s
l 1l 0E s
U BC =l 2
l 0
而同一支路上电流一定, 有
U AB =U AB U BC
=R X R S
整理(4) -(6) 式得:
R x =
l 1
R S l 2
(4) (5)
(6)
(7)
可见, 根据图3所示电路, 先把K G 扳向1, 将流经板式电势差计的工作电流调到处于标准化状态后, 再把K G 扳向2, K 依次扳向AB 和BC , 就可测得待测电阻R X 和标准电阻R S 分别对应的ab 间的长度1l 和l 2, 然后代入公式(7) 做简单计算, 即可得出待测电阻的阻值。
[参考文献]
[1]杨述武. 普通物理实验[M].北京:高等教育出版社, 2000. 851[2]曾贻伟, 龚德纯. 普通物理实验教程[M].北京:北京师范大学
出版社, 1990. 182.
[3]梁绍荣, 刘昌年. 普通物理学[M].北京:高等教育出版社,
2001. 253.
图3 板式电势差计测量电阻电路图