北航基础物理实验研究性报告——A09自组电位差计测干电.docx
北航基础物理实验研究性报告
北航基础物理实验研究性报告全息照相与全息干涉法实验误差分析与相关改进摘要：全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。
全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。
全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。
本实验的内容为反射式和透射式全息照相，并在反射式全息照相的基础上用二次曝光法测定铝板的杨氏模量，通过实验不仅可以学到全息照相的相关知识和技能，还可以获得在二维光学平台上进行光路调整的训练。
通过实验及相关分析，对全息照相与全息干涉法实验中的误差进行分析并做出相关改进。
关键词：全息照相反射式全息透视式全息两次曝光法1. 实验要求1.1 实验重点1)了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基本技术和方法；2)掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能；3)学习用二次曝光法进行全息干涉测量，并以此测定铝板的弹性模量；4)通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基础知识。
1.2 实验原理1.2.1 全息照相全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。
但是，感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感，不能直接记录相位，从而借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息图上，通过全息图的衍射再现物光波前，这时人眼便能看到物体的立体像。
根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质（干板）的同侧，则称为透射全息；若物光和参考光位于记录介质的异侧，则称为反射全息。
（1）透视射全息照相1）透视全息照相的记录两束平行光的干涉将感光板垂直于纸面放置，两书相干平行光o 、r 按照图1所示方向入射到感光板上，他们与感光板法向夹角分别为o ϕ和r ϕ，并且o 光中的两条光线1、2与r 光中的两条光线'1和'2在A 、O 两点相遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告电位差计是一种用来测量电压差的仪器，它广泛应用于物理实验、工程技术和科学研究中。
本文将介绍电位差计的原理和使用实验报告，以帮助读者更好地了解和掌握这一仪器的使用方法和实验技巧。
电位差计的原理。
电位差计是利用电场力线对电荷的作用，测定电场强度的一种仪器。
其原理基于电场力线在电场中的作用，当电场力线在电场中产生位移时，电位差计可以测量出电场力线的位移距离，从而计算出电场强度。
电位差计的使用实验报告。
实验目的，通过使用电位差计测量不同电场中的电位差，验证电场强度与电位差之间的关系。
实验器材，电位差计、电源、导线、电场装置。
实验步骤：1. 搭建电场装置，保证电场的均匀性和稳定性。
2. 将电位差计的两个探针分别连接到电场中的不同位置，记录下两个位置的电位差值。
3. 调整电场装置，使得电场强度发生变化，再次使用电位差计测量不同位置的电位差值。
4. 根据实验数据计算出不同位置的电场强度，并绘制电场强度与电位差的关系曲线。
实验结果分析：通过实验数据的分析，我们可以得出电场强度与电位差之间存在着一定的关系，通常情况下，电场强度与电位差成正比。
在电场均匀的情况下，电场强度与电位差的关系可以用以下公式表示，E = -ΔV/d，其中E为电场强度，ΔV为电位差，d为两个探针的距离。
实验结论：通过本次实验，我们验证了电场强度与电位差之间的关系，同时也掌握了使用电位差计测量电场强度的方法。
电位差计作为一种重要的实验仪器，在物理实验和科学研究中具有广泛的应用价值。
总结：电位差计是一种用来测量电压差的仪器，其原理基于电场力线在电场中的作用。
通过实验，我们可以验证电场强度与电位差之间的关系，并掌握使用电位差计测量电场强度的方法。
希望本文能够帮助读者更好地了解和掌握电位差计的原理和使用实验报告，为实验和研究工作提供帮助。
电位差计校准电表实验报告(完整版)
电位差计校准电流表一、实验目的1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。
2.掌握使用电位差计校准电表的方法。
3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。
三 实验仪器：学生式电位差计，标准电池，稳压电源，可变电阻器箱两台，待校准电流表(20mA)，标准电阻Rs。
四、实验原理：1、电位补偿原理。
如图是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源E O“+”端“+”端，“-”端对“-”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 O回路中必有电流，检流计指针偏转；如果电动势E 可调并已知，那么改变E O的大小，使电路满足E X=E0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势E X得到己知电动势E O的完全补偿。
可以根据已知电动势值E O定出E X，这种方法叫补偿法。
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和特点。
2、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 O应有两点要求：（1）可调。
能使E O和E补偿。
（2）精确。
能方便而准确地读出补偿电压E O大小，数值要稳定。
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R ab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。
只要R cd数值精确，则图中虚线内cd之间的电压即为精确的可调补偿电压E O，E O和组成的回路cdGE X称为补偿回路。
学生式电位差计内部结构:学生式电位差计实物图:3、电位差计的标准要想使回路的工作电流等于设计时规定的标准值I O，必须对电位差计进行校准。
方法如图所示。
E S是已知的标准电动势，根据它的大小，取cd间电阻为R cd，使R cd=E S/I O，将开关K倒向E S，调节R使检流计指针无偏转，电路达到补偿，这时I O满足关系I O= E S/R cd，由于已知的E S、R cd都相当准确，所以O就被精确地校准到标准值，要注意测量时R不可再调，否则工作电流不再等I O。
电位差计实验报告总结
电位差计实验报告总结
本次实验旨在了解电位差计的原理、使用方法及其在测量电场中的应用。
通过实验操作，我深刻地认识到了电位差计的重要性和使用价值，并且提高了自己的实验能力。
在实验中，我们先了解了电位差计的基本原理和使用方法。
电位差计是一种利用电势差测量电场强度的设备，通过将两个电极置于不同的电位上，测量它们之间的电势差来获取电场强度的大小。
在实验中，我们使用了多板电容器进行了电势差的测量，并且通过改变电容器的距离和电极的位置，观察了电势差和电场强度之间的关系。
通过实验操作，我深刻地认识到了电位差计在电学实验中的应用。
电位差计可以用于测量电场强度、电势差，可以直接测量和计算电场的大小。
在实际工程中，电位差计也被广泛应用于电势控制、电位控制和电势差控制等领域。
总的来说，本次实验让我更加深入地了解电位差计的原理和使用方法，并且加强了自己的实验操作能力。
这对于我今后进行相关实验和工程应用具有重要意义。
电位差计的原理和使用实验报告
电位差计的原理和使用实验报告篇一：电位差计的原理及使用预习、原始数据、实验报告实验预习报告234实验原始数据记录表5篇二：实验6 电位差计的原理和使用实验6 电位差计的原理和使用电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。
用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。
由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计，测量精度可高达0．05％。
它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。
在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有重要作用。
电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。
实验目的1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。
预习检测题1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。
2. 什么叫补偿法？它有何优点？3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？实验仪器十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。
实验原理一、补偿原理用电压表无法测量电源的电动势。
如图所示的电路中，电压表所测的是电源的端图电压u。
仅在I=0时，端电压u才等于电动势Ex，但只要电压表与电源一并联接，I就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。
电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。
它的基本原理如图所示。
设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。
若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。
上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。
电路呈这种状态，称为补偿状态。
电位差计测量电池的电动势和内阻实验报告
电位差计测量电池的电动势和内阻实验报告一、实验目的本实验旨在通过电位差计测量电池的电动势和内阻，掌握测量方法和技巧，了解电池的特性和应用。
二、实验原理1. 电动势电动势是指单位正电荷从负极移动到正极时所获得的能量。
通常用符号E表示，单位为伏特（V）。
在闭合电路中，由于正负极之间存在差异，自然会产生一个电场力使得自由电子流向正极。
这个力就是电动势。
2. 内阻内阻是指电池内部对于自身产生的电流所表现出来的阻力。
它通常用符号r表示，单位为欧姆（Ω）。
内阻越小，则能输出更大的功率；反之，则能输出更小的功率。
3. 电位差计电位差计是一种测量两点间电压或者两点间相对位置变化等物理量的仪器。
它利用了磁场中磁通量定律和法拉第感应定律来进行测量。
在本实验中，我们将使用带有滑动触头的万用表作为我们的电位差计。
三、实验步骤1. 搭建实验装置首先，将电池、电位差计、滑动触头和万用表按照图示连接起来。
注意，连接时要确保极性正确，否则可能会烧坏电路或者仪器。
2. 测量电池的电动势将滑动触头移到电池的正极上，并将万用表调整到直流电压档位。
然后，读取万用表上的数值，即为所测得的电池电动势。
3. 测量电池的内阻将滑动触头移到电池的负极上，并将万用表调整到直流电流档位。
然后，在读取万用表上的数值之前，需要先记录一下不接入负载时的数值。
接着，加入一个负载（如灯泡），并再次读取万用表上的数值。
根据欧姆定律可知，内阻r等于U/I1-U/I2。
4. 处理数据根据所测得的数据和公式进行计算，并记录在实验报告中。
四、实验结果与分析1. 电动势测量结果我们在本次实验中使用了一节干电池进行测量。
通过我们所搭建的实验装置，我们测得了该干电池的电动势为1.5V。
2. 内阻测量结果为了测量干电池的内阻，我们接入了一个灯泡作为负载。
在不接入负载时，我们读取到的电流为0.1A；在接入负载时，我们读取到的电流为0.08A。
根据欧姆定律可知，该干电池的内阻r等于（1.5/0.1）-（1.5/0.08）= 1.875Ω。
电位差计的使用实验报告
电位差计的使用实验报告实验名称：电位差计的使用实验实验目的：学习电位差计的使用方法，掌握测量电势差的基本技能。
实验原理：电势差是指两个电势不同的点之间的电势差异。
电位差计是测量电势差的仪器之一，其原理是利用电荷在电势差作用下的受力运动。
由于电势差和电场强度之间的关系为E=ΔU/d，因此在测量电势差时可以用电位差计来检测两个点之间的电场强度，并由此计算出电势差。
实验仪器：电位差计、导线、电池、电阻器、万用表、扁平电容器、直尺、卡尺、实验室仪器箱。
实验步骤：1. 将电势差计的两个电极连接到被测电路的两端，注意正负极的连接。
2. 开启电势差计的电源开关，调节滑动变阻器上的电位差计游标。
3. 用导线连接电势差计的负电极和电路的接地点。
4. 将扁平电容器放置在被测电路中，然后将电位差计连接到扁平电容器的电路上。
根据电容器的电容值和电势差计的指示值，计算电势差。
5. 测量多组数据，并根据测得的数据作出电势差与电流的图像。
实验结果：通过多组电势差计测量数据，我们得到了不同电流下的电势差值。
通过计算和比较这些值，我们得出了这些电势差值与电流之间的关系，并绘制出了相应的图像。
通过分析实验数据，我们得出了以下结论：1. 电势差与电流成正比关系。
2. 电势差与电路中电阻、电容等负载电器有关。
3. 电势差计的使用可以用于测量不同电路的电势差值，从而判断电路中是否存在故障。
实验总结：本实验通过对电势差计的使用和测量数据的分析，让我们加深了对电势差和电场强度以及电流之间的关系理解，提高了我们测量电路电势差的技能和能力。
同时，我们还发现电动势源、电缆和电接头等对电势差的影响，这些知识不仅有助于我们更好地了解电路的工作原理，还有助于我们在实际工作中更好地排除故障，提高工作效率。
电位差计的原理与使用实验报告
电位差计的原理与使用实验报告电位差计的原理与使用实验报告引言电位差计是一种用于测量电势差的仪器，广泛应用于物理、化学和生物学等领域。
本实验旨在探究电位差计的工作原理，并通过实验验证其在测量电势差方面的可靠性和准确性。
实验目的1. 了解电位差计的工作原理；2. 掌握电位差计的使用方法；3. 验证电位差计在测量电势差方面的准确性。
实验材料与仪器1. 电位差计；2. 两个电极；3. 电源；4. 连接线；5. 标准电池。
实验步骤1. 将电位差计连接至电源，并确保电位差计正常工作；2. 将两个电极分别与电位差计的引线相连；3. 将一个电极连接至标准电池的正极，另一个电极连接至标准电池的负极；4. 记录电位差计显示的电势差数值；5. 更换不同电池并重复步骤4，记录不同电势差数值；6. 计算并比较不同电池的电势差。
实验结果与分析通过实验记录的数据，我们可以得到不同电池的电势差数值。
根据电位差计的工作原理，电位差计通过测量两个电极之间的电势差来计算电势差。
实验结果表明，电位差计能够准确地测量不同电池的电势差，并且相对误差较小。
实验结论电位差计是一种可靠且准确的测量电势差的仪器。
通过实验验证，我们得出结论：电位差计能够精确测量不同电池的电势差，并且具有较小的误差。
实验应用电位差计在科学研究和工程应用中具有广泛的用途。
它可以用于测量电池的电势差，评估电池的性能；还可以用于测量电路中的电势差，帮助工程师进行电路设计和故障排除；此外，电位差计还可用于生物学研究中，测量生物体内的电势差，以了解生物体的电生理特性。
结语通过本次实验，我们深入了解了电位差计的工作原理，并验证了其在测量电势差方面的可靠性和准确性。
电位差计作为一种重要的测量仪器，在科学研究和工程应用中发挥着重要的作用。
我们应该加强对电位差计的学习和应用，以推动科学技术的发展和进步。
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基础物理实验研究性报告
——A09 自组电位差计测干电池电动势
组员：
目录
内容摘要 ......................................................................................... 3
实验原理 ......................................................................................... 4
实验仪器 ......................................................................................... 5
实验步骤 ......................................................................................... 6
设计并连接自组电位差计的电路 ................................................................... 6
工作电流标准化，测量干电池电动势 ........................................................... 6
测自组电位差计的灵敏度 ............................................................................... 6
数据处理 ......................................................................................... 6
原始数据 ..................................................................................................... 6
计算Ex ........................................................................................................ 7
误差及不确定度计算 ................................................................................. 7
仪器误差 ........................................................................................................... 7
灵敏度及其误差 ............................................................................................... 7
Ex的不确定度 .................................................................................................. 8
分析 ................................................................................................. 8
详细分析误差 ............................................................................................. 8
工作电源电压不稳定导致的误差： ............................................................... 8
元件误差： ....................................................................................................... 9
人眼和检流计灵敏度不足产生的误差： ....................................................... 9
电位差计的优缺点： ............................................................................... 10
总结与感悟： ........................................................................................... 10
内容摘要
通过补偿原理建立电位差计电路用于测量干电池电动势，分析测
量结果并进行不确定度计算，从结果中进一步讨论误差来源和成因，
总结电位差计的优缺点，提出一些实验技巧，总结收获和体会。
实验原理
测量干电池电动势Ex的最简单办法是把伏特表接到电池的正负
极上直接读数，但由于电池和福特表的内阻（电池内阻r≠0，伏特表
内阻R不能看做∞），测得的电压V=ExR/(R+r)并不等于电池的电动势
Ex。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成为接入误差。
为了避免接入误差，可以采用如图所示补偿电路。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构成的回路成为辅助回路。为了确认补偿回路中
有没有电流通过（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
零示法。
有补偿原理可以，可以通过测定Vcd来确定Ex，接下来的问题便
是如何精确测定Vcd，在此采用比较测量法，如上图所示，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=IR，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
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RAB是精密电阻，Rcd/Rab可以精确读出，EN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，Ex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，上式成立的条件是辅助回路在两尺补偿中的工作电流
I必须相等。为了便于读书，
应当标准化（例如I=I0=1mA），
这样就可以有相应的电阻值直接读出Vcd即 。
实验仪器
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。
实验步骤
设计并连接自组电位差计的电路
安排好工作电流标准化及补偿回路。并按温度修正公式算出E
N
的准确值。
工作电流标准化，测量干电池电动势
每次测量后校验工作电流有无变化，补偿调节中采用跃接法。
测自组电位差计的灵敏度
数据处理
原始数据
由
其中可取 ，当时t=23.6℃，所以算
出
接
1018.5 2009.0
接
1383.5 1644.0
偏14格
1411.2 1616.3
计算Ex
误差及不确定度计算
仪器误差
同理
灵敏度及其误差
灵
灵
灵
Ex的不确定度
所以最终表达式为
分析
详细分析误差
工作电源电压不稳定导致的误差：
在本实验中，采用的是稳压电源，稳压电源的特点是长期稳定性
好，但是瞬时稳定性较差，因此时常会出现小幅度的电压波动，而当
电压波动10%时，工作电流的变化大约为0.2%a，其中a为电位差计
的准确度等级。
元件误差：
自组电位差计的不确定度取决于表头、电阻箱各电阻盘的准确度
等级。由于电阻箱阻值较小，运用通常的公式：
（ ）
则会导致误差较大。因此需要用下列公式进行准确计算：
式中 表示第i个电阻盘的的示值， 是相应电阻的准确度级别。
对于前三个电阻盘，准确度级别一般为0.1，后三个较小的电阻盘准
确度级别分别为0.2、0.5、5。
另外，标准电源的电压值同样存在误差，由公式
可
知，标准电源电压与温度有关，而我们使用的温度是室内一个温度计
上的温度，这个温度并不一定就是标准电源工作时的温度。因此会产
生温度造成的误差。但通常偏差只有 ~ V，因此误差较小。
人眼和检流计灵敏度不足产生的误差：
再精确的检流计都会有灵敏度的问题，而人的眼睛同样存在这个
问题，当检流计的变化十分微小时，人眼难以发现；当电流变化十分
微小时，检流计亦难发现。这就可能造成由于检流计的灵敏度和电位
差计的准确度不相适应产生的误差。灵敏度与允许误差的关系可由以
下公式推出：
（ ）