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浙大化学研究性实验报告1浙大化学研究性实验报告自组电位差计及其应用班级第一作者学号第二作者学号浙大化学研究性实验报告2目录目录摘要3一实验目的3二实验原理3补偿原理3零示法3检测原理4UJ25型电位差计4三实验仪器5四实验步骤5五数据记录与整理6数据记录6数据处理6对比对象7六讨论9参考文献10浙大化学研究性实验报告3摘要摘要在本实验中书本上列出了一个自组电位差计的实验电路由此我们思索能够对已知电路进行一些改动并用此电路进行检测我们参考了UJ25型电位差计的电路设计了新的实验电路并在实验中应用此电路对未知电动势进行了检测与书本上的进行对比一实验目的一实验目的1学习补偿原理和比较检测法2牢靠把握基本热学仪器的使用方式进一步规范实验操作3培养热学实验的初步设计能力4学习仪器偏差限和不确定度的计算二实验原理二实验原理补偿原理为了防止接入偏差可以采用如图所示的补偿电路假如cd可调EEX则总可以找到一个cd位置使EX所在回路中无电压通过这是VcdEX上述原理称为补偿原理零示法回路EXGdcEX称为补偿回路ESABE构成的回路成为辅助回路为了确认补偿回路中没有电压通过完全补偿应该在补偿回路中浙大化学研究性实验报告4接入一个具有足够灵敏度的检流计G这些检流计来判定电压是否为零的方式称为零示法检测原理由补偿原理可知可以通过测定Vcd来确定Ex接出来的问题便是怎样精确测定Vcd再度采用比较检测法如上图所示把EX接入RAB的抽头当抽头滑至位置cd时G中无电压通过则ExIRcd其中I是通过Rab的电压再把一电动势已知的标准电瓶EN接入RAB的抽头当抽头滑至位置ab时G再度为0则ENIRab于是这些方式是通过阻值的比较来获得待测电流与标准电瓶电动势的比值关系的因为RAB是精密内阻RcdRab可以精确度出EN是标准电瓶其电动势也有很高的精确度因而只要在检测过程中保持辅助电源E的稳定而且检流计G有足够的灵敏度EX就可以有很高的测量确切度根据上述原理制成的电流检测仪器称作电位差计应当强调上式创立的条件是辅助回路在两次补偿中的工作电压I必须相等事实上为了易于读数IENRab应该标准化比如取II01mA这样就可由相应的内阻值直接读出Vcd即EXI0Rcd在UJ25中的做法是在辅助回路中串接一个可调电阻RP按公式RabENI0预先设置好Rab调节RP但不改变Rab直到VabEN调节Rcd并保持工作电压不变UJ25型电位差计UJ25型电位差计是一种高电势电位差计检测上限为1确切度为001级工作电压I01mA使用方式如下A调处工作电压将功能转换开关置N气温补偿内阻RAB旋至修正后的标准电瓶电动势1018伏后两位分别按下粗细按键调节RP至检流计指零B检测待测电流功能转换开关置X1或X2分别按粗细按键调节RCD至检流计指零则RCD的显示值为待测电流浙大化学研究性实验报告5三实验仪器三实验仪器ZX21内阻箱2个表针式检流计标准电瓶稳压电源待测干电瓶太刀双掷开关四实验步骤四实验步骤1画出电路图如图1注意正确使用开关安排好工作电压标准化以及EX检测的补偿回路2按设计要求E3VEX1516VII01mAEN按气温修正公式算出设置各仪器或器件的终值或规定值标准电瓶温度修正公式为ENE20399T0940T290T3式中E20为20时的电动势可取E201Tt203为保证检测的确切度每次检测后应校准工作电压有无改变4在补偿调节中要采用跃接法5检测自组电位差计的灵敏度图1浙大化学研究性实验报告6五数据记录与整理五数据记录与整理数据记录数据处理1估算标准电瓶气温修正值ENE20399105t20094106t2029109t203E20为20下标准电动势的值在本实验中E201t2182灵敏度检测SvdivVdiv933482914979114灵敏度偏差对Ex位置进行EXVS41014220U灵EX303待测电流估算EX1mA1497914979VR1ENR2ExI520304Ex接入1551014979检流计偏转014829浙大化学研究性实验报告74不确定度的估算RAB100010310210385103055102000201105同理可求出RCD2100RAB1625RCD1680由URR3可求出URAB0638URCD1212URAB0938URCD09702222221111DCBABADCABCDExRRRURURRRRRRURURRRExU将所得数据代入上式所得结果为410355UEX1497953510400008V故EX1497900008V5相对偏差用UJ25型电位差计测出电动势为1相对偏差t000001470100AAN对比对象电路图电路图浙大化学研究性实验报告81数据记录类别R2仪器偏差限Ri111214159162示值6199441449915531灵敏度检测无无14284157462数据处理1灵敏度检测SVdivVdiv2414289144914灵敏度偏差对EX位置进行EXVS41007320U灵Ex302不确定度的估算UR1641031RUR223613R2UR1918031RUR2935032R422121222112212122211103871111RRRURURRRRRRURURRREEUXXUEXVEEUEXXX001070XXX00108022灵总EX14500001V3相对偏差用UJ25型电位差计测出电动势为1相对偏差t000033100AAN浙大化学研究性实验报告9六讨论六讨论关于本设计实验电路异同点的剖析在应用此电路图设计自组电位差计的优点是易于理解由于与UJ25型电位差计的电路相像毋须在对电路进行剖析理解相应的原理也很简单但同时该电路也有不足在调整两个变阻箱的电阻使检流计表针不偏转的过程中因为同时还要保证两个阻值之和不发生改变这就为调节工作降低了一定难度据悉在通过两组实验数据处理的结果对比可以看出按仿UJ25型电位差计的电路图所测出的结果不论是灵敏度还是相对偏差都相对而言比较小这对实验无疑是有用处的其实限于条件并没有多次反复实验结果具有一定碰巧性对实验仪器的改进a两个内阻箱才能设计成一个带有步进功能的双重内阻箱设定好内阻之和后在调节一个内阻值时另一个内阻的电阻将会同步变化保持两个内阻的电阻之和不变保证了支路电压不发生变化这样实验的确切度和复杂度就会大大增加b能够将实验仪器的壳体换成有机玻璃等透明材料这样可以使朋友更好地理解各个仪器的内部构造和工作原理对实验能有更深刻的理解或则可以在现场放置一台拆开的受损的实验仪器让朋友才能在拆装中更好地了解仪器的工作原理同时也提高了动手能力关于该系列实验的经验教训a在组装电路时要根据电路图从电路的一端出发先连好支路再分别逐次联接各大道不能由于某条大道简单就主观觉得可以同时连好否则很容易造成导线的联接错误或使多组导线纠缠在一起为下一步的电路查线降低了难度b在使用检流计的过程中用刹车按键使检流计快速止动要选定其在大约的平衡位置附近否则在握紧刹车按键后因浙大化学研究性实验报告10表针要偏向到当前的平衡位置可能会使表针因摆动角渡过大从而导致仪器损毁c在这个实验中要注意不能在理论上主观觉得实验电路的正确与否诸如在测电压表电阻的实验中按照在预习中设计的电路联接了检测电路但却没有能测出数据由于对电压的理解不够深刻所以设计的电路图有致命的错误平衡时是没有电压的这个问题提醒我们在设计实验电路时要与实际联系不能凭着主观臆测看法化学实验将我从泛泛而谈的理论中提炼下来让我拥有更大的空间和自由度来验证书学校过的数学原理或则是将所学的知识付诸于实践而且在实验中也渐渐培养了严谨的实验心态对每一个实验步骤对每一个实验数据都不掉以轻心同时在实验过程中戒骄戒躁要有耐心在课后的数据处理环节要确切理解不确定度中每一项的来源分清A类和B类份量在估算过程中适当多保留数据林林总总须要注意的细节问题确实不少总而言之化学实验给我很大的用处让我获益一生参考文献参考文献12李朝荣徐平唐芳王慕冰基础化学实验修订版北京上海民航航天学院出版社20103邱关源罗先觉电路第5版成都高等教育出版社2006浙大化学研究性实验报告11
