大学物理实验（上）设计性实验规范
一、实验项目基本情况
1、实验名称：物理电学设计性实验
2、实验室地点：物理实验中心大学物理实验第五实验室，房间号：2#340。 3、指导老师：王秀杰。
二、实验室提供仪器情况
1、直流稳压电源： 0 ~ 25 V可调 2、直流检流计
3、直流电流表：量程 5、7.5、10、15、20、30(mA) 4、直流电压表：量程 1.5、3、5、7.5、10、20(V) 5、电阻箱：0～111.111K Ω 6、滑动变阻器
7、实验用9孔插件方块
8、实验箱成套装置：其中含有
① 固定电阻：1、10、51、100（2个）、200、1K 、2K 、10K （2个）、1M(Ω) ② 滑线变阻: 1K、10K 、100K （欧） ③ 电容： 0.022μF 、0.1 μF 、1μF 、10 μF 、470μF （2个） ④ 电感线圈： 10mH ⑤ 整流二极管（4个）、稳压二极管（6.2V ） ⑥ 灯泡： 12V/0.5A ⑦ 微安表：（0～100uA ） ⑧ 电位器 ⑨ 短接桥和连线导线 ⑩ 干电池：1.5V （2节）
三、设计性实验要求
1、设计性实验虽然在大学物理实验进度表中也进行了编排，但做实验时间并不表中安排时间做，而是按预约时间做。预约该实验要求以组（含甲乙组）为单位、提前一周左右到实验室，预约实验时要在预约记录本上填写班级、姓名及做实验时间，每组至少留下一个同学的联系方式，同时了解该实验的要求、实验室所提供仪器的种类、数量及功能。预约实验要求一个组的所有同学都必须去，不能由别人代表，更不能一组派一个代表去。
2、预约实验后按实验要求及实验室所提供仪器设计实验方案，也就是撰写预习报告，内容包括：实验名称、实验目的、所选择实验方案的实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据记录表格等。同时回答下列问题（第（1）题都必须做，（2）（3）（4）可题任选一题）：
（1）电压表、电流表如何读数？ （2）查阅相关资料回答：二极管为什么具有单向导电性？稳压二极管为什么能够稳压？ （3）如何用电压表确定电路中某一点的电位？ （4）在电桥法测电阻时，“调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减小量程，若电桥不平，再重新调平”，为什么？
3、按预约的时间到实验室，
做实验之前首先要所设计的实验方案交实验指导老师审阅，
合格后方可做实验，若不合格，则需要重新撰写实验方案并重新预约实验时间。每次实验应在2小时以内完成。以后的要求与其他实验相同。
4、其它实验遇到节假日（如清明节、五一节、端午节、中秋节、国庆节、元旦）及运动会冲掉的实验课不再补做，但设计性实验不受节假日影响，必须要做，设计性实验成绩在其总评成绩中占30％。
5、和其他实验相比，设计性实验要求提前1~2周完成。
6、预约及做实验的时间：周一～周五上午：8：30—12：00，下午：2：00—4：30。
四、实验内容
根据实验室所提供的仪器，所能进行的实验项目有：实验一 电路元件伏安特性的测绘；实验二 基本电路的测量；实验三 电桥法测电阻；实验四 基本仪器的使用；实验五 电表的改装；实验六 稳压电路；实验七 整流滤波电路；实验八 RC、RL 、RLC 暂态电路的研究；实验九 元件参数的测量；实验十 电路混沌效应。
根据大学物理实验的有关要求和大学物理理论课所学内容情况，该实验要求做的内容是在实验一、实验二、实验三三个实验项目中任选一个，其中实验一内容较多，且部分内容超出大学物理理论课所讲范围，所以若做实验一满分为100分，实验二、实验三相对简单，满分为90分。三个实验的具体内容如下：
实验一 电路元件伏安特性的测绘
【实验目的】
1、学会识别常用电路元件的方法；
2、学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线； 3、掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 【实验原理】
二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。通过一定的测量电路。用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法(简称伏安法) 。把电阻元件上的电压取为纵(或横) 坐标，电流取为横 (或纵) 坐标。根据测量所得数掘，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中（a ）所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态时，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中（b ）曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图1-1中(c)曲线。正向压降很小时（一般的锗管约为0.1 V，硅管约为0.5V) ，二极管还无正向电流，这一区域称为死区，对应的电压称为死区电压或门坎电压，当正向电压大于死区电压时，正向电流随正向压降的升高而急骤上升，在正向导通的区域对应电压叫正向管压降（一般的锗管约为0.2～0.3 V，硅管约为0.5～0.7V) ，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值（V RB ），反向电流会突然增加，称之为反向击穿，一般整流二极管反向击穿会导致管子烧坏，因此反向电压要小于反向击穿电压V RB 的一半。
4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中(d)曲线。当达到反向击穿时管子不会烧坏，而且去掉反向击穿电压管
子可以恢复正常。稳压二极管工作在反向击穿区，反向电流变化（△I Z ）很大的情况下，反向电压变化（△V Z ）则很小，从而表现出很好的稳压特性。
（b ）非线性元件的伏安特性曲线
阳极a
阴极k
（d ）稳压二极管的伏安特性及符号
（c ）硅二极管2CP10的伏安特性及符号
图1—1 电路元件伏安特性
1、测量线性电阻元件的伏安特性 （
（1）按图1—2接线，取R L =100Ω，U S 用直流稳压电源，先将稳压电源输出电压取为零。 （2）调节稳压电源输出电压，使电压U S 分别为0V 、1V 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 、7V 、8V 、9V 、10V ，并测量对应的电流值I 和负载电阻R L 两端电压U ，将数据记入下表中，然后断开电源，稳压电源输出电压取为零。
2、测量非线性电阻元件的伏安特性
按图1-3接线，实验中所用的非线性电阻元件为12V/O.1A小灯泡。调节稳压电源输出电压，便其输出电压分别为OV 、lV 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 、7V 、8V 、9V 、10V 、l1V 、12V ，测量相对应的电流值I 及灯泡两端电压U ，将数据下表中。断开电源，将稳压电源输出电压取为零。
3. 测定半导体二极管的伏安特性
按图1-4接线，R 为限流电阻，测二极管D(1N4007)的正向特性时，其正向电流不得超过35mA ，所选电流表量程应50mA 以上，二极管D 的正向电压U D+可在0～0.75V 之间取值，在0.5～0.75V 之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-4中的二极管D 反接，此时应采用电流表内接法，因为二极管反向时电阻非常大，明显大于电压表的内阻。
反向特性实验数据
4. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1－4中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3中的正向测量，
（2）反向特性实验：将图1－4中的R 换成1K Ω的电阻，稳压二极管反接，U 为稳压电源
【数据处理】
1、根据各实验数据，分别在坐标纸上绘制出各元件的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）。
2、 根据实验结果，计算线性电阻元件的电阻平均值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差；通过求斜率的方法，计算出线性电阻元件的电阻值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差。相对误差计算公式为E R =
R 平均-R 理论
⨯100%。
R 理论
3、根据稳压管反向特性实验数据，计算出稳压管的稳压电压平均值，与理论值（6.2V ）相比较，计算相对误差。 【思考题】
1、比较100Ω电阻与白炽灯的伏安特性曲线，得出什么结论? 2、稳压二极管与普通二极管有何区别？其用途如何？
实验二 基本电路的测量
【实验目的】
1、通过实验，进一步理解电路中的电位和电压的概念； 2、学会测量电路中的电位和电压，并确定其正负号； 3、深入理解电路中等电位点的慨念。 【实验原理】
1、在电路中任意选定一个参考点，令参考点的电位为零，电路中某一点的电位，就是这一点与参考点之间的电压。参考点选定后，各点的电位具有唯一确定的值，这样就能比较电路中各点电位的高低，参考点不同，各点的电位也就不同。电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。电压与参考点的选择无关。
2、测量电路中的电压和电位。
测量电路中任意两点间的电压时，先在电路中假定电压的参考方向(或参考极性) ，将电压表的正、负极分别与电路中假定的正、负极相连接。若电压表正向偏转(实际极性与参考极性相同) ，则该电压记作正值；若电压表反向偏转(实际极性与参考极性相反) ，立即将电压表的两表笔相互交换接触位置，再读取读数，则该电压记作负值。
测量电路中的电位时，首先在电路中选定一参考点，将电压表跨接在被测点与参考点之间，电压表的读数就是该点的电位值。当电压表的正极接被测点，负极接参考点，电压表正
向偏转，该点的电位为正值；若电压表反向偏转，立即交换电压表两表笔的接触位置，读取读数，该点的电位即为负值。
在电路中电位相等的点，叫等电位点。连接等电位点的导线中电流为零，连接后不会影响电路中各点的电位及各支路的电压和电流。 【实验仪器】
【实验步骤】
1、按图2-1接线，D 与F 点间暂不连接，电池电压U S1=3V，稳压电源电压U S2=8V，R P 为220Ω/3W可变电阻器，电阻R 1=51Ω，R 2=200Ω
2、测电流：闭合开关S ，从电流表读取回路电流I 的值，记入表2-1中。
3、选择D 点为参考点，即电位ΦD =0，测量表2-1中所列各点电位和各段电压，并记入该表中（测量时注意电位和电压的正负）。
4、选择E 点为参考点，即电位ΦE =0，重复上述测量，将数据记入表2-1。
5、测定等电位点。选择E 点为参考点，把电压表连接到D 与F 点之间，调节可变电阻器的滑动触点F ，使电压表指示为零值（或D 与F 间接入电流表，使电流为零值），D 与F 两点即为等电位点。再用导线连接D 与F 两点，分别测量表2-1中所列各点电位和各段电压值，并记入该表中。
表2-1
【注意事项】
测量电压和电位时。耍注意电压表的极性，并根据电压的参考极性与测定的实际极性 是否一致，确定电压和电位的正负号。 【数据处理】
根据图2-1中各元件已给定的参数，计算出表2-1中各点的电位和各段电压，与实际测量结果相比较，计算出相对误差。 【思考题】
通过实验举例说明电位和电压的概念，并说明测量电位和电压的方法。
实验三 电桥法测定电阻
【实验目的】
1、理解并掌握用电桥法测定电阻的原理和方法 2、掌握自搭电桥测定电阻的原理和方法 3、学习用交换法消除自搭电桥的系统误差 【实验原理与说明目的】 1、工作原理
单臂电桥（又称惠斯通电桥）的基本原理如图3-1所示，它由4个桥臂和“桥”——平衡指示器（一般为检流计）以及工作电压E 和开关组成。适当选择R 1、R 2的值，调节标准电阻R S ，使B 、D 两点的电位相等，使检流计指示零，此时称电桥达到平衡，电桥平衡时有：
I 1R 1=I2R 2，I X R X =IS R S ，I 1=IX ，I 2=IS 从而可得
R 1R X R R
，即 R X =1R S =CR S (C =1) =
R 2R 2R 2R S
上式称电桥平衡条件，所以用直流电桥测量电阻R X ，其实质就是在电桥平衡条件下，把待测电阻R X 按已知比率关系C =法”。
R 1
直接与标准电阻进行比较，故电桥法可称“平衡比较R 2
2、交换测量法（互易法）
用交换R X 和R S 的测量方法可消除因R 1、R 2引入的误差。为了消除上述原因造成的误差，可在保持C =
R 1
'，比值不变的条件下，将R X 和R S 交换位置，调节R S 为R S 使电桥重新平衡，
R 2
则R X =。
R S ⋅R S
【实验步骤】
1、取R 1= R2=100Ω，即C=1/1，Rx =100Ω, Rs为电阻箱，按图3-1连接电路，电源电压
'，使电桥重E=5V，调节Rs ，使电桥平衡，记录Rs 阻值，将R X 和R S 交换位置，调节R S 为R S
'阻值，将数据记录到下表中。调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减新平衡，记录R S
小量程，若电桥不平，再重新调平，检流计量程最小不低于30μA 。
2、取R 1= 100Ω，R 2=200Ω，即C=1/2，Rx =100Ω, Rs为电阻箱，重复上述过程。
【数据处理】
1、根据公式R X =
计算C=1/1、C=1/2、C=1/10时的R X 值，R X 理论值为100Ω，R S ⋅R S
分别计算三种情况下的相对误差。
2、计算R X 的平均值及标准误差，并计算R X 总的相对误差，并写出最终的测量结果：
R X =(X ±∆R X ) Ω
【思考题】
证明公式R X =
' R S ⋅R S
大学物理实验（上）设计性实验规范
一、实验项目基本情况
1、实验名称：物理电学设计性实验
2、实验室地点：物理实验中心大学物理实验第五实验室，房间号：2#340。 3、指导老师：王秀杰。
二、实验室提供仪器情况
1、直流稳压电源： 0 ~ 25 V可调 2、直流检流计
3、直流电流表：量程 5、7.5、10、15、20、30(mA) 4、直流电压表：量程 1.5、3、5、7.5、10、20(V) 5、电阻箱：0～111.111K Ω 6、滑动变阻器
7、实验用9孔插件方块
8、实验箱成套装置：其中含有
① 固定电阻：1、10、51、100（2个）、200、1K 、2K 、10K （2个）、1M(Ω) ② 滑线变阻: 1K、10K 、100K （欧） ③ 电容： 0.022μF 、0.1 μF 、1μF 、10 μF 、470μF （2个） ④ 电感线圈： 10mH ⑤ 整流二极管（4个）、稳压二极管（6.2V ） ⑥ 灯泡： 12V/0.5A ⑦ 微安表：（0～100uA ） ⑧ 电位器 ⑨ 短接桥和连线导线 ⑩ 干电池：1.5V （2节）
三、设计性实验要求
1、设计性实验虽然在大学物理实验进度表中也进行了编排，但做实验时间并不表中安排时间做，而是按预约时间做。预约该实验要求以组（含甲乙组）为单位、提前一周左右到实验室，预约实验时要在预约记录本上填写班级、姓名及做实验时间，每组至少留下一个同学的联系方式，同时了解该实验的要求、实验室所提供仪器的种类、数量及功能。预约实验要求一个组的所有同学都必须去，不能由别人代表，更不能一组派一个代表去。
2、预约实验后按实验要求及实验室所提供仪器设计实验方案，也就是撰写预习报告，内容包括：实验名称、实验目的、所选择实验方案的实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据记录表格等。同时回答下列问题（第（1）题都必须做，（2）（3）（4）可题任选一题）：
（1）电压表、电流表如何读数？ （2）查阅相关资料回答：二极管为什么具有单向导电性？稳压二极管为什么能够稳压？ （3）如何用电压表确定电路中某一点的电位？ （4）在电桥法测电阻时，“调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减小量程，若电桥不平，再重新调平”，为什么？
3、按预约的时间到实验室，
做实验之前首先要所设计的实验方案交实验指导老师审阅，
合格后方可做实验，若不合格，则需要重新撰写实验方案并重新预约实验时间。每次实验应在2小时以内完成。以后的要求与其他实验相同。
4、其它实验遇到节假日（如清明节、五一节、端午节、中秋节、国庆节、元旦）及运动会冲掉的实验课不再补做，但设计性实验不受节假日影响，必须要做，设计性实验成绩在其总评成绩中占30％。
5、和其他实验相比，设计性实验要求提前1~2周完成。
6、预约及做实验的时间：周一～周五上午：8：30—12：00，下午：2：00—4：30。
四、实验内容
根据实验室所提供的仪器，所能进行的实验项目有：实验一 电路元件伏安特性的测绘；实验二 基本电路的测量；实验三 电桥法测电阻；实验四 基本仪器的使用；实验五 电表的改装；实验六 稳压电路；实验七 整流滤波电路；实验八 RC、RL 、RLC 暂态电路的研究；实验九 元件参数的测量；实验十 电路混沌效应。
根据大学物理实验的有关要求和大学物理理论课所学内容情况，该实验要求做的内容是在实验一、实验二、实验三三个实验项目中任选一个，其中实验一内容较多，且部分内容超出大学物理理论课所讲范围，所以若做实验一满分为100分，实验二、实验三相对简单，满分为90分。三个实验的具体内容如下：
实验一 电路元件伏安特性的测绘
【实验目的】
1、学会识别常用电路元件的方法；
2、学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线； 3、掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 【实验原理】
二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。通过一定的测量电路。用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法(简称伏安法) 。把电阻元件上的电压取为纵(或横) 坐标，电流取为横 (或纵) 坐标。根据测量所得数掘，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中（a ）所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态时，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中（b ）曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图1-1中(c)曲线。正向压降很小时（一般的锗管约为0.1 V，硅管约为0.5V) ，二极管还无正向电流，这一区域称为死区，对应的电压称为死区电压或门坎电压，当正向电压大于死区电压时，正向电流随正向压降的升高而急骤上升，在正向导通的区域对应电压叫正向管压降（一般的锗管约为0.2～0.3 V，硅管约为0.5～0.7V) ，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值（V RB ），反向电流会突然增加，称之为反向击穿，一般整流二极管反向击穿会导致管子烧坏，因此反向电压要小于反向击穿电压V RB 的一半。
4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中(d)曲线。当达到反向击穿时管子不会烧坏，而且去掉反向击穿电压管
子可以恢复正常。稳压二极管工作在反向击穿区，反向电流变化（△I Z ）很大的情况下，反向电压变化（△V Z ）则很小，从而表现出很好的稳压特性。
（b ）非线性元件的伏安特性曲线
阳极a
阴极k
（d ）稳压二极管的伏安特性及符号
（c ）硅二极管2CP10的伏安特性及符号
图1—1 电路元件伏安特性
1、测量线性电阻元件的伏安特性 （
（1）按图1—2接线，取R L =100Ω，U S 用直流稳压电源，先将稳压电源输出电压取为零。 （2）调节稳压电源输出电压，使电压U S 分别为0V 、1V 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 、7V 、8V 、9V 、10V ，并测量对应的电流值I 和负载电阻R L 两端电压U ，将数据记入下表中，然后断开电源，稳压电源输出电压取为零。
2、测量非线性电阻元件的伏安特性
按图1-3接线，实验中所用的非线性电阻元件为12V/O.1A小灯泡。调节稳压电源输出电压，便其输出电压分别为OV 、lV 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 、7V 、8V 、9V 、10V 、l1V 、12V ，测量相对应的电流值I 及灯泡两端电压U ，将数据下表中。断开电源，将稳压电源输出电压取为零。
3. 测定半导体二极管的伏安特性
按图1-4接线，R 为限流电阻，测二极管D(1N4007)的正向特性时，其正向电流不得超过35mA ，所选电流表量程应50mA 以上，二极管D 的正向电压U D+可在0～0.75V 之间取值，在0.5～0.75V 之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-4中的二极管D 反接，此时应采用电流表内接法，因为二极管反向时电阻非常大，明显大于电压表的内阻。
反向特性实验数据
4. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1－4中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3中的正向测量，
（2）反向特性实验：将图1－4中的R 换成1K Ω的电阻，稳压二极管反接，U 为稳压电源
【数据处理】
1、根据各实验数据，分别在坐标纸上绘制出各元件的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）。
2、 根据实验结果，计算线性电阻元件的电阻平均值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差；通过求斜率的方法，计算出线性电阻元件的电阻值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差。相对误差计算公式为E R =
R 平均-R 理论
⨯100%。
R 理论
3、根据稳压管反向特性实验数据，计算出稳压管的稳压电压平均值，与理论值（6.2V ）相比较，计算相对误差。 【思考题】
1、比较100Ω电阻与白炽灯的伏安特性曲线，得出什么结论? 2、稳压二极管与普通二极管有何区别？其用途如何？
实验二 基本电路的测量
【实验目的】
1、通过实验，进一步理解电路中的电位和电压的概念； 2、学会测量电路中的电位和电压，并确定其正负号； 3、深入理解电路中等电位点的慨念。 【实验原理】
1、在电路中任意选定一个参考点，令参考点的电位为零，电路中某一点的电位，就是这一点与参考点之间的电压。参考点选定后，各点的电位具有唯一确定的值，这样就能比较电路中各点电位的高低，参考点不同，各点的电位也就不同。电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。电压与参考点的选择无关。
2、测量电路中的电压和电位。
测量电路中任意两点间的电压时，先在电路中假定电压的参考方向(或参考极性) ，将电压表的正、负极分别与电路中假定的正、负极相连接。若电压表正向偏转(实际极性与参考极性相同) ，则该电压记作正值；若电压表反向偏转(实际极性与参考极性相反) ，立即将电压表的两表笔相互交换接触位置，再读取读数，则该电压记作负值。
测量电路中的电位时，首先在电路中选定一参考点，将电压表跨接在被测点与参考点之间，电压表的读数就是该点的电位值。当电压表的正极接被测点，负极接参考点，电压表正
向偏转，该点的电位为正值；若电压表反向偏转，立即交换电压表两表笔的接触位置，读取读数，该点的电位即为负值。
在电路中电位相等的点，叫等电位点。连接等电位点的导线中电流为零，连接后不会影响电路中各点的电位及各支路的电压和电流。 【实验仪器】
【实验步骤】
1、按图2-1接线，D 与F 点间暂不连接，电池电压U S1=3V，稳压电源电压U S2=8V，R P 为220Ω/3W可变电阻器，电阻R 1=51Ω，R 2=200Ω
2、测电流：闭合开关S ，从电流表读取回路电流I 的值，记入表2-1中。
3、选择D 点为参考点，即电位ΦD =0，测量表2-1中所列各点电位和各段电压，并记入该表中（测量时注意电位和电压的正负）。
4、选择E 点为参考点，即电位ΦE =0，重复上述测量，将数据记入表2-1。
5、测定等电位点。选择E 点为参考点，把电压表连接到D 与F 点之间，调节可变电阻器的滑动触点F ，使电压表指示为零值（或D 与F 间接入电流表，使电流为零值），D 与F 两点即为等电位点。再用导线连接D 与F 两点，分别测量表2-1中所列各点电位和各段电压值，并记入该表中。
表2-1
【注意事项】
测量电压和电位时。耍注意电压表的极性，并根据电压的参考极性与测定的实际极性 是否一致，确定电压和电位的正负号。 【数据处理】
根据图2-1中各元件已给定的参数，计算出表2-1中各点的电位和各段电压，与实际测量结果相比较，计算出相对误差。 【思考题】
通过实验举例说明电位和电压的概念，并说明测量电位和电压的方法。
实验三 电桥法测定电阻
【实验目的】
1、理解并掌握用电桥法测定电阻的原理和方法 2、掌握自搭电桥测定电阻的原理和方法 3、学习用交换法消除自搭电桥的系统误差 【实验原理与说明目的】 1、工作原理
单臂电桥（又称惠斯通电桥）的基本原理如图3-1所示，它由4个桥臂和“桥”——平衡指示器（一般为检流计）以及工作电压E 和开关组成。适当选择R 1、R 2的值，调节标准电阻R S ，使B 、D 两点的电位相等，使检流计指示零，此时称电桥达到平衡，电桥平衡时有：
I 1R 1=I2R 2，I X R X =IS R S ，I 1=IX ，I 2=IS 从而可得
R 1R X R R
，即 R X =1R S =CR S (C =1) =
R 2R 2R 2R S
上式称电桥平衡条件，所以用直流电桥测量电阻R X ，其实质就是在电桥平衡条件下，把待测电阻R X 按已知比率关系C =法”。
R 1
直接与标准电阻进行比较，故电桥法可称“平衡比较R 2
2、交换测量法（互易法）
用交换R X 和R S 的测量方法可消除因R 1、R 2引入的误差。为了消除上述原因造成的误差，可在保持C =
R 1
'，比值不变的条件下，将R X 和R S 交换位置，调节R S 为R S 使电桥重新平衡，
R 2
则R X =。
R S ⋅R S
【实验步骤】
1、取R 1= R2=100Ω，即C=1/1，Rx =100Ω, Rs为电阻箱，按图3-1连接电路，电源电压
'，使电桥重E=5V，调节Rs ，使电桥平衡，记录Rs 阻值，将R X 和R S 交换位置，调节R S 为R S
'阻值，将数据记录到下表中。调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减新平衡，记录R S
小量程，若电桥不平，再重新调平，检流计量程最小不低于30μA 。
2、取R 1= 100Ω，R 2=200Ω，即C=1/2，Rx =100Ω, Rs为电阻箱，重复上述过程。
【数据处理】
1、根据公式R X =
计算C=1/1、C=1/2、C=1/10时的R X 值，R X 理论值为100Ω，R S ⋅R S
分别计算三种情况下的相对误差。
2、计算R X 的平均值及标准误差，并计算R X 总的相对误差，并写出最终的测量结果：
R X =(X ±∆R X ) Ω
【思考题】
证明公式R X =
' R S ⋅R S