补偿法在物理实验中的应用.pptx

摘要及关键词
摘要
关键词
在普通物理实验中,补偿法的应用十分普遍,常见的有温度补偿法、光程补偿法、电压补偿法等,有关的文献中这些方法已经有详尽的叙述,本节结合实例进一步阐述了补偿法在完善物理实验设计、减小实验系统误差中的应用,并归纳、总结了补偿法的优点。
物理实验补偿法;校正;系统误差
背景介绍
在物理实验的测量过程中,由于各种原因,如电表内阻的存在、光程的不对称等,使原有测量状态受到影响。补偿法就可以制造另一种因素去补偿不合理因素的影响,使这种影响减弱或对测量无影响。补偿法大多用在补偿测量和补偿校正系统误差两个方面,在测量中是一种常用的精密测量方法,它可以精确地测量某些物理量。
研究方案(主要内容)
1 电压补偿法
5 结论
2 电流补偿法
3 光程补偿法
4 用补偿法减小外界环境对实验的影响
1 电压补偿原理
任何电源都有一定的内阻,测量电源两极间的电位差时,与电源构成通路,内阻上就有电压降落,因此,伏特表上指示的数值不是电源的电源电动势,而是它的端电压。电位差计就是利用电压补偿原理测量电动势或电位差的仪器。对于一段具有一定电压的电路(或电源),并联上一个可调电源(也可以是分压电路的一部分),当可调电源的电压与电路上的电压(或电动势的电势)相等时,并联回路中的电流为零,称为电压补偿原理,如图1-1所示。
电压补偿原理图
图1-2所示的电路包括两个部分:有工作电源E、电阻箱和电阻丝AB(实验中的电位补偿板)构成的工作回路和由未知电源、检流计G、滑线变阻器R和滑动点M、N间的电阻组成的补偿回路。改变M、N的位置可得到不同的电位差,若调节M、N在某一位置时,检流计中无电流流过,则表明
(1-2)
(1-1)
使检流计的指示值为零,有
改变M、N两点的位置,使检流计G的指示值再次为零
(1-3)
由(1-1)式和(1-3)式两式可得
由于电阻丝AB各处的截面积相等,电阻率也相同,故两次的电阻之比等于两次长度之比为
结果表明利用二次电压补偿可以将对电阻的测量转化为对长度的测量。
2 电流补偿法
当我们在一电路中串入电流表测量其电流时,往往由于电流表的内阻而使测量值较原电路的真实值为小(如图2-1)。为此我们可以设计如图2-2所示电路图。在这个电路中多了一个回路,且原回路通过检流计G的电流方向正好与第二个回路通过检流计的方向相反。这样做的目的,就是用第二个回路的电流将原回路通过检流计的电流“补偿”使得通过检流计的电流为零,从而检流计两端的电流相等,就相当于B、C两点接在一起,此时原回路中的电流值就是需要测量的真实电流值。显然,第二个回路中的电流值与之相等。这样,电流表中所显示的电流值就是真是测量结果,且较为直接。
电流补偿实验装置
电流补偿原理
改进后的装置图
测量次数
1
2
3
4
5





测量次数
1
2
3
4
5





表2-1 用电流补偿法测量的结果
表2-2 直接用电流表测量的结果
由电流补偿法的原理和测得的结果可以看出,电流补偿法的结果是比较“直接”可信的。