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基础物理研究性报告

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北航物理实验—弗兰克赫兹研究性实验报告

北航物理实验—弗兰克赫兹研究性实验报告

基础物理研究性实验报告弗兰克赫兹实验第一作者：第二作者：所在院系：目录摘要： (3)Abstract (3)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)1)激发电位 (4)2)夫兰克-赫兹实验的原理 (5)三、实验仪器 (7)四、实验内容 (7)1)准备工作 (7)2)氩元素的第一激发电位手动测量 (7)3)氩元素的第一激发电位自动测量 (8)五、数据处理（手动测量） (8)1)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压9.0V (8)2)灯丝电压3.2V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压9.0V (10)3)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.0V，拒斥电压9.0V (11)4)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压8.0V (12)六、实验结果探究 (13)1)实验结果分析探究 (13)2)误差来源分析探究 (13)七、实验感想 (14)参考文献： (14)附： (15)摘要：本研究性报告以“弗兰克赫兹实验”实验为深入研究探讨的课题，简单介绍弗兰克赫兹实验的基本原理以及操作步骤等，重点进行改变某个实验步骤后实验的误差分析，从而进一步了解在实验过程中严格控制实验步骤的正确性对实验结果的重要性，对今后误差分析有一定的作用。

关键词：弗兰克赫兹实验步骤误差AbstractThis research report "Frank Hertz experiment" experimentsin-depth study of the themes, a brief introduction of the basic principles of Frank Hertz experiment and procedure, focusing steps to change an experiment experimental error analysis, and learn more about the experimental procedure strict control of the correctness of the experimental procedure of the importance of the experimental results, error analysis for the future have a certain role.Keywords: Frank Hertz experiment step error一、实验目的1、了解弗兰克--赫兹试验的原理和方法；2、学习测定氩原子的第一激发电位的方法；3、证明原子能级的存在，加强对能级概念的理解。

北航基础物理研究性实验报告双电桥测低电阻

北航基础物理研究性实验报告双电桥测低电阻

双电桥测低电阻研究性实验报告 3 / 19
北京航空航天大学报告
正文
一、实验目的 1、掌握电桥平衡的原理——零示法。 2、学习用正反接法来降低实验误差 2、了解双电桥测低电阻的原理，以及它对惠斯通电桥的改进。 3、学习使用 QJ19 型单双电桥测低电阻以及相关仪器。 4 对一元线性回归法的进一步巩固并且学会对误差进行正确的分析。 5、了解测量线性导电材料（铜丝）电导率的测量方法。 二、实验原理 用惠斯通电桥测量电阻时， 其所测电阻值一般可以达到四位有效数字，最高 −6 阻值可测到10 欧姆， 最低阻值为 10 欧姆左右。 当被测电阻的阻值低于 10 欧姆 时称为低值电阻， 单臂电桥测量到的电阻的有效数字将减小，另外其测量误差也 显著增大起来， 究其原因是因为被测电阻接入测量线路中，连接用的导线本身具 有电阻称为接线电阻， 被测电阻与导线的接头处亦有附加电阻称为接触电阻。接 线电阻和接触电阻的阻值约为10−4 ~10−2 欧姆，接触电阻虽然可以用清洁接触点 等措施使之减小，但终究不可能完全清除。当被测电阻仅为 10−3 ~10−6 欧姆时， 其接线电阻及接触电阻值都已超过或大大超过被测电阻的阻值， 这样就会造成很 大误差，甚至完全无法得出测量结果。所以，用单臂电桥来测量低值电阻是不可 能精确的， 必须在测量线路上采取措施，避免接线电阻和接触电阻对低值电阻测 量的影响。 为了消除接线电阻和接触电阻的影响，先要弄清楚它们是怎样影响测 量结果的。
如上图 T—1 所示，单电桥测量低电阻时，附加电阻是直接与待测电阻 Rx 串联的， 当附加电阻的大小与待测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测量电 阻的公式：Rx=R1 R0就不能准确地得出 Rx 的值；再者，由于 Rx 很小，如 R1≈R2 时，电阻 R0 也应该是小电阻，其附加电阻的影响也不能被忽略，这也是不能准 确测量 Rx 的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小电阻的时候有很 高的准确度， 如图 1 所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻 R’与 R’’和 Rx 是直接串联的， 双电桥测低电阻研究性实验报告 4 / 19

基础物理实验研究性报告 惠斯通电桥测量中电阻及灵敏度的分析与探究

基础物理实验研究性报告 惠斯通电桥测量中电阻及灵敏度的分析与探究
惠斯通电桥测量电阻的主要优点有：
①平衡电桥采用了零示法——根据示零器的“零”或“非零”的指标，即可判断电桥是否平衡而不涉及数值的大小。因此，只需示零器足够灵敏，就可以使电桥达到很高的灵敏度，从而为提高它的测量精度提供了条件。
用平衡电桥测量电阻的实质是拿已知的电阻和未知的电阻进行比较，这种比较测量法简单而精确，如果采用精确电阻作为桥臂，则可以使测量的结果达到很高的精确度。
.读数过程中出现的误差。
6.电桥灵敏度的分析研究
6.1电桥灵敏度的物理意义
与课本上所学习到的绝对灵敏度不同，电桥(相对)灵敏度的定义为
表示当电桥平衡后桥臂电阻 的相对改变 引起检流计的偏转格数为 ，一定的 所引起 愈大，电桥灵敏度越大。
例如， ，它表示电桥平衡后，某一桥臂电阻改变万分之一，检流计就会显示 的偏转，这恰恰是通常情况下，人眼所能判断的最大偏转。所以该电桥灵敏度限制所带来的测量误差小于万分之一。
基础物理实验研究性报告
惠斯通电桥法测量中电阻及灵敏度的分析与探究
第一作者
胡子晗14131088
院系
交通科学与工程学院
第二作者
张彤昊14131082
院系
交通科学与工程学院
第三作者
张鸿曜14131031
院系
交通科学与工程学院
2015年12月15日
摘要：
本报告以惠斯通电桥法测量中等数值电阻的实验为出发点，在测量中电阻的过程中深入思考了电桥平衡条件以及实验操作中的一些问题。同时对电桥灵敏度进行了较为透彻的分析与研究，对该实验的正确操作与严格的数据处理具有重要的意义。并根据操作实验的经历对本实验的实验仪器和操作提出了自己的想法。
2.实验仪器
电阻箱、 型电子检流计、固定电阻两个(标称值相同，但不知准确值)、直流稳压电源、滑线变阻器( )、待测中电阻、开关等、 型箱式电桥。

基础物理实验实验报告

基础物理实验实验报告

基础物理实验实验报告篇一：基础物理实验报告范例《基础物理》实验报告范例物理实验除了使学生受到系统的科学实验方法和实验技能的训练外，通过书写实验报告，还要培养学生将来从事科学研究和工程技术开发的论文书写基础。

因此，实验报告是实验课学习的重要组成部分，希望同学们能认真对待。

正规的实验报告，应包含以下六个方面的内容：(1)实验目的；(2)实验原理；(3)实验仪器设备；(4)实验内容(简单步骤)及原始数据；(5)数据处理及结论；(6)结果的分析讨论。

现就物理实验报告的具体写作要点作一些介绍，供同学们参考。

一、实验目的不同的实验有不同的训练目的，通常如讲义所述。

但在具体实验过程中，有些内容未曾进行，或改变了实验内容。

因此，不能完全照书本上抄，应按课堂要求并结合自己的体会来写。

如：实验4-2 金属杨氏弹性模量的测量实验目的1．掌握尺读望远镜的调节方法，能分析视差产生的原因并消除视差；2．掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理，正确选择长度测量工具；3．学会不同测量次数时的不确定度估算方法，分析各直接测量对实验结果影大小；4．练习用逐差法和作图法处理数据。

二、实验原理实验原理是科学实验的基本依据。

实验设计是否合理，实验所依据的测量公式是否严密可靠，实验采用什么规格的仪器，要求精度如何？应在原理中交代清楚。

1．必须有简明扼要的语言文字叙述。

通常教材可能过于详细，目的在便于学生阅读和理解。

书写报告时不能完全照书本上抄，应该用自己的语言进行归纳阐述。

文字务必清晰、通顺。

2．所用的公式及其来源，简要的推导过程。

3．为阐述原理而必要的原理图或实验装置示意图。

如图不止一张，应依次编号，安插在相应的文字附近。

如：实验3-3 滑线变阻器的分压与限流特性实验原理滑线变阻器在电路中的连接不同，可构成分压器和限流器。

1．分压特性研究实验电路如图1。

滑动头将滑线电阻R分成R1和R2两部分，RL为负载电阻。

电路总电阻为图1 分压电路图2分压特性曲线故总电流为为电源的端电压，不是电源的电动势。

北京航空航天大学 基础物理实验 研究性试验报告

北京航空航天大学 基础物理实验 研究性试验报告

探究测定冰的熔解热实验冰水质量比以及实验过程和数据处理的改进方法周晓城，巨建树（北京航空航天大学生物与医学工程学院北京 100191）摘要：本文通过计算得到混合量热法中的最佳冰水质量比并在实验中对此进行比较讨论，验证计算值，得出结论；验证牛顿冷却定律，同时得到实验参照值；并就本人在实验过程中遇到的一些问题提出实验操作以及数据处理方面的一些改进意见和建议；以及在数据处理过程中发现的水量、温差与冷却常数和实验误差之间的大致关系。

关键词：冰水质量比；牛顿冷却定律；数据处理；改进意见；误差规律中图分类号：043文献标识码：A文章编号：1.实验背景测量冰的熔解热的实验方法有很多，在大学物理实验中使用最多的是混合量热法，而作为大学物理少数几个热学实验中的一员，其重要性显而易见。

然而在实验的操作过程中很多同学反映实验不好操作，具体的问题有：1.依据《基础物理实验》[1]，实验中需要保证加冰前与加冰后的稳定温度与室温的温差大约在10-15℃能较好地依据牛顿冷却定律绘制温度补偿修正曲线，而对于没有经验的实验者来说实验中的水量和冰量添加不好把握，加冰太少，可能造成冰块溶解后水温高于室温而无法温度修正，或者加冰太多，造成温度稳定后冰块无法溶解完全，在实验中往往需要经过多次尝试才能取得较好的实验数据，费时费力费水；2.取冰时，所有同学都是徒手取冰的，而对于较低温度（-21℃）的冰块，手的温度较高（30℃左右），即使在取冰和透冰过程中接触的时间很短（亲测至少15s），参照实验过程中冰块溶解降温曲线，吸热也会很明显，从而使得实验结果偏低，而在没有同伴的情况下，为了协调记录时间、记录温度，同时还要投冰动作迅速而使水不外溅，观察到通常同学会找特殊时刻投冰，在这种情况下不是冰块在外界的时间过长甚至开始融化了，就是手忙脚乱实验数据很难记录，实验效果不是很好；3.同时，由于投冰之后冰融化的最初几分钟铂电阻温度计示数变化非常快，而且需记录的数据比较多，同时还要不断搅拌，使得这段数据点很容易记录不全或者记录偏差，而这段数据是数据处理过程中非常重要的部分，直接影响到温度的修正，所以很容易造成实验误差；4.还有数据处理中绘制温度修正曲线时，要求室温线上方的温度修正线与室温线所围面积与下方的面积相等，使用的方法是在坐标纸中绘图，然后通过数格子找到使面积大概相等的时刻t=t0，由于坐标纸大小有限、比例有限，数格子非常麻烦而且这样做是十分不准确的，使得T2′，T3′有了误差，影响实验效果。

北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴

北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴

北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴1.实验目的和原理1.1实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，研究带电粒子在电场中的运动规律，验证电荷的电量、电荷的量子化，并测量电子电量的数值。

1.2实验原理密立根油滴实验利用了油滴在电场中做匀速下降运动的性质。

在实验过程中，需要在两个平行金属板之间建立一个均匀电场，可通过高压电源及电容器组成。

经过适当处理的油滴，通过喷雾器喷入观察舱中，被电荷所带起，当油滴进入电场时，由于电力的作用，油滴会开始向上加速或减速，直到达到的稳定运动的速度为止。

根据牛顿第二定律，此时电力与油滴重力平衡，即：eE=m×g其中，e为油滴所带电荷，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加速度。

考虑到油滴的存在电子荷负度的事实，我们可以写出油滴电量的表达式为：e=n×e其中，e为油滴带的电荷，e为电子电量，n为一个整数。

由此可得，油滴的表达式可以改写为：(mg−eE) = 0在实验中，我们将通过测量油滴在不同电压下的稳定下降速度，来计算电量的数值。

2.实验装置和步骤2.1实验装置本实验的主要装置有：高压电源、电容器、喷雾器、驱动装置、显微镜及摄像设备等。

2.2实验步骤2.2.1准备工作a.接通电源，使电荷采集装置工作。

b.调整显微镜使得目标所在位置清晰可见。

c.调节电容器中的电压，使之为一定的数值。

2.2.2实验操作a.先通过射灯预热机器，预热时间约为15分钟。

b.打开电流调节开关，调整到合适的数值。

c.打开电压调节开关，缓慢增加电压，使带电滴油进入视野。

d.若带电滴油向上运动，则减小电压，反之则增大电压。

e.再次观察带电滴油的上升或下降方向，调整电压大小，直至带电滴油保持匀速下降。

f.记录下匀速下降的电压。

2.2.3数据处理a.根据实验数据计算带电滴油的质量，并计算电量。

b.对多次测量的结果求平均值，以提高数据准确性。

3.结果与分析通过实验我们得到了多组测量数据，并利用公式计算出带电滴油的质量，进而计算出电子的电量。

基础物理实验研究性报告-密立根油滴实验分析

北京航空航天大学物理研究性实验报告密立根油滴实验第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)三、实验仪器 (5)四、实验内容 (5)4.1．准备工作 (5)4.2．开机使用 (5)4.3．测量练习 (6)4.4．正式测量 (6)五．数据处理 (6)5.1静态法 (7)5.1.1一元线性回归法 (7)5.1.2加权平均法 (8)5.1.3数据处理方法的讨论 (9)六．误差分析和实验参数的选择 (10)七．实验感想 (11)八．参考文献 (12)6e gf a V πη=摘要：密立根油滴实验，美国物理学家密立根（Millike ）所做的测定电子电荷的实验。

在本实验过程中，油滴的选取是决定实验成败与准确度的关键，而在选取油滴的时候，平衡电压在100~300V 范围内时，下落时间取8~25时效果比较好。

本报告对于实验时油滴参数的选取进行了分析，并对本实验的数据处理与误差分析做了简单的分析。

关键词：密立根油滴实验、参数选取、误差分析一．实验目的① 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定基本电荷值② 通过对仪器的调整、油滴的选定、跟踪和测量以及数据的处理，培养学生严谨的科学态度和实验方法二．实验原理一个质量为m ，带电量为ｑ的油滴处在二块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg ，这时重力与阻力平衡（本文中空气浮力忽略不计），如图1所示。

根据斯托克斯定律，粘滞阻力为式中η是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径，这时有6πηa V mg g = （１）当在平行极板上加电压V 时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力q Ｅ与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡，则油滴将以匀速上升，此时速度为Ｖｅ，则有：6e a V qE mg πη=- （２）又因为 Ｅ＝Ｖ／ｄ （３） 由上述（１）、（２）、（３）式可解出：图2重力与电场力平衡图1重力与阻力平衡q mgd VV V V g e g=+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪ （４） 为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｖ、ｄ和速度Ｖｅ、Ｖｇ外，还需知油滴质量ｍ，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为m a =433/πρ （５）式中ρ是油滴的密度。

北航基础物理实验第二学期满分研究性报告 非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量.

基础物理实验研究性报告非线性电路混沌现象的模拟、探究及费根鲍姆常数的测量Chaos in nonlinear circuit simulation, explorationandFeigenbaum ConstantsAuthor 作者姓名陈涵 ChenHanSchool number作者学号 39071210Institute所在院系机械工程及自动化学院SMEA Major攻读专业机械制造及自动化mechanical engineering2011年5月20日摘要 (3)Abstract (3)关键词 (3)一、引言——非线性科学介绍 (3)二、混沌电路简介及实验综述 (4)三、实验原理 (4)3.1 蔡氏电路及其动力学方程 (4)3.2通向混沌道路方式简述 (5)四、实验仪器 (6)4.1 有源非线性负阻元件： (6)4.2 NCE-1非线性混沌实验仪 (6)五、实验现象的观察及物理量测量 (7)5.1 倍周期分岔的观察 (7)5.2 非线性电阻 (8)六、实验数据的处理 (10)6.1 真实实验数据线性拟合 (10)6.2 matlab模拟分析： (12)七、混沌实验电路装置的另一种设想。

(18)八、费根鲍姆常数测量实验的设计 (19)九、结语 (20)9.1自学能力大大提升 (21)9.2培养实事求是的学风与态度 (21)9.3各项课程的互助提高 (21)十、参考文献 (21)2本文由传统非线性电路“蔡氏电路”的混沌现象着手，记录实验现象及数据，分析后用一元线性回归拟合了有源非线性负阻伏安特性曲线，同时使用matlab 进行四阶-库塔方法编程模拟混沌现象并得出一些拟合曲线。

而后提出了一种新的简单混沌电路的设想和实验方式，最终提出了以G和U为状态参数的费根鲍姆常数测量的方法，并推导了近似公式。

AbstractThis article from the traditional non-linear circuits, "Chua's circuit, "the chaos started, record experimental results and data analysis, linear regression with a nonlinear negative resistance of active volt-ampere characteristic curve, while the fourth order using matlab - Kutta methods programmed simulation of chaotic phenomena and draw some curve fitting. Then, a new vision of a simple chaotic circuit and experimental methods, and ultimately presented to G and U for the status parameters of the Feigenbaum constant measurement method, and deduced the approximate formula.关键词：混沌现象蔡氏电路四阶-库塔方法简单混沌电路费根鲍姆常数一、引言——非线性科学介绍非线性科学是一门新兴的科学,是研究和探索自然界和人类社会中种种复杂的非线性问题及其共同特征的一门综合性学科。

北航基础物理实验研究性报告


B
图-8 2、读数装置改进 实验中，要求准确找到极大值或极小值的位置，现有的实验仪器 基础上会产生很大的误差，如果对实验的读数装置进行改进，提高精 度， 就可提高实验的准确率。 改进方法同布拉格衍射的读数装置改进。
外部环境的改进
在实验室中进行实验，由于各组发出的信号之间有干扰，所以的 各组实验应该隔离开来来做，以免发出的信号互相影响，这样可以提 高实验的准确性。 三、实验数据的误差分析 布拉格衍射实验数据如下：
理论
=4.84° =1.83° =1.57°
相对误差：7.3% 5.0% 2.8%
平均
理论
平均
理论
根据实验结果以及相对误差给分析可知，在误差允许范围内，能够验 证布拉格衍射公式。但是，实验中由于实验仪器精度和读数误差，实 验结果仍存在较大误差， 下面针对由晶格常数求波长的数据处理进行 定量的误差分析： 已知：a=4.00cm;(1 0 0)面 k=1；β =57.10°。 ∴d=a/ 2=2.83cm ∴λ =2dcosβ =3.074cm 误差定量分析： 实验操作中，由于人眼读书时存在误差，理论上人言分辨率的 误差为 0.2div，但实际上，由于需要读载物台分读盘和电流表的读 数，实验中积累的人眼读数的误差将近 0.5°,此误差构成 A 类不确 定度，而在之前的实验数据处理中，忽略了这一误差认为 A 类不确定
图-7
二，实验改进 1、由于 A,B 两板固定在仪器上时是用肉眼观测其是否垂直，这 样就会产生比较大的误差， 所以可以对 A,B 两板的固定方式进行改进，
6
使两板的固定位置更准确。改进方式如下： 将 A,B 两板固定于如图示的导槽 A，B 两个位置，由于导槽是相互严 格垂直的， 这样就保证了 A,B 的相互垂直， 再将导槽固定在载物台上， 调整导槽到合适位置，这样 A 板就固定在导槽上，B 板可以沿着其法 线方向前后移动， 就达到了实验的要求， 而且降低了实验的误差。 （如 图-8） A

基础物理实验研究性报告-分光仪的调整及反射法测三棱镜顶角

基础物理实验研究性报告分光仪的调整及反射法测量三棱镜的底角作者王海宇学号作者王虹凯学号所在院系交通科学与工程学院就读专业车辆工程目录摘要 (3)一．实验原理 (3)1.1分光仪的调整 (3)1.2反射法测三棱镜顶角 (4)二．实验仪器 (5)三．实验主要步骤 (5)3.1分光仪的调节原理及方法 (6)3.2三棱镜的调整 (7)3.3三棱镜顶角的测量 (8)3.4 数据处理 (8)四．实验数据处理 (8)4.1 原始数据记录及处理 (9)4.2 不确定度的计算 (9)4.3 测量结果 (9)五．误差分析来源 (9)六．实验仪器的改进建议 (9)七．收获与感想 (10)参考文献 (11)摘要本文以“分光仪的调整及反射法测三棱镜的底角”为主要实验内容，先介绍了实验原理、主要光学仪器及其原理，之后进行了实验数据处理及不确定度的计算，并参考其他文献对实验误差进行了分析，最后总结了实验操作经验及改进方法。

关键词分光仪调节反射法实验操作经验改进一．实验原理1．1分光仪的调整分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本结构式相同的，一般都由底座、刻度读书盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分构成。

下面接收JJY型分光仪（见图○1）图○1(1)三角底座在三角底座中心，装有一垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度圆盘都可饶它旋转，这一固定轴称分光仪主轴。

(2)刻度圆盘圆盘上刻有角度数值的称主刻度盘，在其内侧有一游标盘，在游标盘上相对︒180处刻有两个游标。

主刻度盘和游标刻度盘都垂直于仪器主轴，并可绕主轴转动。

读数系统由主刻度盘和游标盘（角游标）组成，沿度盘一周刻有360个大格，每格︒1，每大格又分成两小格，所以每小格为30′。

主刻度盘内侧有一游标盘。

主刻度盘可以和望远镜一起转动。

游标盘在它的对径方向有两个游标刻度，游标刻度的30个小格对应主刻度盘的29个小格，所以这一读书系统的准确度为1′。

它的读数原理与游标卡尺完全相同。

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2.经验教训
在这次做实验的过程中，我发现轻微调节电阻箱的阻值检流计的指针也会发生偏转，最终不管如何调节均不能使检流计指向零，这个时候我采取的措施是稍微改变稳压电源的电压值，因为电阻箱的阻值是不连续的，换个电压后，再按步骤操作，终于使检流计指零。此外在使用检流计的过程中，用制动按钮使检流计快速止动，要选取其在大概的平衡位置附近，否则，在松开制动按钮后，因指针要偏向到当前的平衡位置，可能会使指针因摆动角度过大从而造成仪器损坏，同时也是浪费时间。
图1 用电压表测电池电动势
为了避免接入误差，可以采用如图2所示的“补偿”电路。如果cd可调，E >Ex，则总可以找到一个cd位置，使Ex所在回路中无电流通过，这时Vcd=Ex。上述原理称为补偿原理；回路Ex→G→d→c→Ex称为补偿回路；E→S→A→B→E构成的回路称为辅助回路。为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为示零法。
六、实验数据及不确定度计算
i.实验数据
t=21.3℃ EN=1.10859V
R1(EN)Ω
R2(Ex)Ω
I0=1mA
1018.6
2042.0
Ex接入
1466.5
1594.1
检流计偏转14div
1463.4
1597.2
计算标准电池温度修正值
EN≈E20-3.99*10 (t-20)-0.94*10 (t-20) +9*10 (t-20)
由于在实验室没有滑动变阻器，因此没有进行试验数据的测量。
3.对三种测量方法的对比总结：分析后知道这几种测量方法,都不如用箱型电位差计测的准确度高.其主要原因是: 1)如果补偿电阻用ZX21型电阻箱,最小分度为0.1,不是连续变化.检流计灵敏度稍高时,指针很难指零. 2)若补偿电阻用滑线变阻器,虽能连续可调,使指针指零,但其相应的长度测量会有较大的误差. 3)因为后面两种想到的两种方法都是用毫安表来确定标准电流,所以会存在示数的误差以及稳压电源大小发生变化时的误差，因此测量的准确度比用箱型电位差计测的低.
三、实验原理
3.1 补偿原理
测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表借到电池的正负极上直接读数（见图1）,但由于电池和伏特表的内阻（伏特表内阻R不能看成无穷大），测得的电压并不等于电池的电动势。它表明：因伏特表的接入，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。我们把由此造成的误差称为接入误差。
八、关于做完自组电位差计实验的一些分析与感想
1.误差来源
a)因为电阻箱的最小分度值为0.1 ，无法实现电阻的连续变化，因而当检流计灵敏度稍高时，光标很难指零。
b)稳压电源提供的电压不稳定，发生变化，导致干路中的电流发生变化，从而使得测出的Ex不准确。
c)检流计灵敏度不够，检流计的灵敏度越高，所能发觉的被测量的变化越小。如果检流计的灵敏度不够，所能发觉的被测量的变化将有一定的限度。当被测量的变化小于这个限度时，检流计就不能再测出，这就产生因灵敏度不够造成的误差。
R1
R2
接EN时
1018.6Ω
2007.6Ω
接Ex时
1394.2Ω
1632.0Ω
可以得到由此种方法算得Ex=1.3942V,又因为用UJ25型电位差计测出电动势为1.466900V
所以相对误差t= ，相比于用第一种方法测出的误差 %有较大差别，因此这种方法误差较大。
2.在做自组电位差计的实验中一个很大的误差来源于使用的电阻箱不是连续变化的，这导致调节电流时也不是连续变化，可能出现无法调节指零的现象，因此，我们想到了使用滑动变阻器来代替变阻箱，从而使得电阻的阻值是连续变化的，更有利于使检流计指零。电路如图3所示.首先将开关K合到1,调节两个滑线变阻器,使检流计指零.此时电流表的示数为标准电流I0,并测出R2分压电阻所对应的长度l1.补偿电压是滑线变阻器R2的分压部分,其大小通过R2的滑动触头C调节.具体作法是把开关K合到2,调节两个滑线变阻器,使I0不变.当检流计指零时,再测出R2的分压电阻所对应的长度l2,于是有Ex =（l2/l1）*EN
由U(R)=△R/ 可求出 U(RAB)=0.641Ω U(RCD)=1.218Ω U(RAB)=0.921Ω U(RCD)=0.996Ω
将所得数据代入上式所得结果为
U(Ex)=1.4979*5.35*10 =0.0011V
故EX=(1.4665+0.0011)V
iii.相对误差
用UJ25型电位差计测出电动势为1.466900V
图2 补偿法测电动势
由补偿原理可知，可以通过测定Vab来确定Ex，接下来的问题便是如何精确确定Vcd，在此采用比较测量法。如图2所示，把Ex接入RAB的抽头，当抽头滑至位置cd时，G中无电流通过，则Ex=IRcd，其中I是流过RAB的电流；再把一电动势已知的标准电池EN接入RAB的抽头，当抽头滑至位置ab时，G再次为0，则EN=IRab，于是：
2)通过标准电池EN来调标准电流.首先将开关S2合到标准电源,将R1的阻值直接调为EN/I0，再调节R2变阻箱的阻值,使检流计指零，此时干路中电流的大小为I0记录下此时R1和R2的阻值之和，。此后为了保证干路中的电流仍为I0，把开关合到待测电源Ex,在调节R2时,注意同时调节R1，R2，使R1和R2之和不变,这样就保持I0不变.当检流计电流为零时Ex = I0*R1。测量灵敏度时，保证两阻值之和不变，使检流计左偏14格，记录下此时R1和R2的阻值。
E20为21.3℃下标准电动势的值 在本实验中 E20=1.01859V t=21.3℃
灵敏度测量：S=
灵敏度误差（对Ex位置进行）△Ex=
U(灵)= △Ex/ =0.000026V
Ex=1mA*1466.5=1.4665V
ii.不确定度的计算
△RAB=
同理可求出△RCD=2.1096Ω △RAB=1.5952Ω △RCD=1.725Ω
Ex= EN（1）
这种方法是通过电阻的比较来获得待测电压与标准电池电动势的比值关系的。由于R 是精密电阻， 可以精确读出，E 是标准电池，其电动势也有很高的准确度，因此只要在测量过程中保持辅助电源E的稳定并且检流计G有足够的灵敏度，E 就可以有很高的测量准确度。按照上述原理做成的电压测量仪器叫做电位差计。应该指出，式（1）的成立条件是辅助回路在两次补偿中的工作电流I必须相等。事实上，为了便于读数，I= 应当标准化（例如取I=I0=1mA），这样就可由相应的电阻值直接读出Vcd即Ex=I0Rcd。
4.感谢
最后感谢在做研究性报告的时候郑老师给予的帮助，以及做这个实验时候陈注里老师给予的指导，此外对于组员之间的通力合作，也一并感谢。
参考文献：
[1]李朝荣、徐平、唐芳、王慕冰，基础物理实验（修订版） [M]，北京航空航天大学出版社，2010年9月
相对误差t= %
七、思考与创新：
自组电位差计测干电池电动势
在自组电位差计测干电池电动势的实验中核心的思想就是补偿原理，关键的步骤便是如何调节获得标准电流I0=1mA。根据本实验给定的器材只能采取以上的方法，在实验之外我们又思考了别的方法来获得标准电流。
1.我们求电流的习惯性思维是直接用电流表测电流，因此我们第一个想法便是使用精度较高的电流表直接测干路中电流，以获得标准电流。电路如图1.调节标准电流的方法是通过先将双刀双掷开关接标准电源EN，然后将R1的值直接调到EN/I0，再调节R2，使得量程为3mA的电流表的示数为1mA，记录下此时R1和R2的阻值，然后将双刀双掷开关接Ex，保持R1和R2的阻值之和不变，调节R1和R2的阻值，使电流表示数仍为1mA，记录下此时R1和R2的阻值，则Ex =I0*R1。
基础物理实验研究性报告
电位差计及其应用
一、摘要ห้องสมุดไป่ตู้
本文以自组电位差计测干电池电动势为主要研究内容，先介绍了实验的原理以及实验步骤，再详细介绍了实验的数据以及不确定度计算，定量的分析了误差来源，此外针对研究内容，进行了一些改进与创新，同时加上了一些做完实验的感想与经验教训
二、关键词：补偿；电位差计；不确定度；创新
四、实验仪器
ZX-21电阻箱（两个）、指针式检流计、标准电池、稳压电源、待测干电池、双刀双掷开关；UJ25型电位差计、电子检流计、待校电压表、待校电流表。
五、实验步骤
5.1 自组电位差计
设计并连接自足电位差的线路
1)画出电路图（如图5），注意正确使用开关，安排好工作电流标准化及Ex测量的补偿回路。
图5 自组电位差计电路
3.感想
这次实验操作，主要是按照电路图连接实物图以及各种读数，相对于光学实验，较为容易。然而其数据处理，尤其是不确定度的计算却比较复杂。通过这次实验，让我更加深刻地了解到了不确定度计算的重要性。在本次实验中，不确定度的来源有很多，比如电阻箱、检流计、标准电池的电动势变化、温度变化、干路电压变化等等，这就需要我们逐个地进行分析，舍去其中影响较小的因素，保留主要的不确定度来源。这次实验还让我了解到了原始数据记录的重要性，本次实验所要记录的数据数量虽然不多，但与不确定度计算相关的仪器数据记录容易被忽略，应特别予以重视。