電位圖描繪

一、實驗目的

1.用實驗證明電路中電位的相對性、電壓的絕對性。2.掌握電路電位圖的繪制方法。

二、實驗原理

在一個確定的閉合電路中，各點電位的高低視所選的電位參考點的不同而不同，但任意兩點間的電位差（即電壓）是絕對的，它不因參考點電位的變動而改變。因此，我們可以用一個電壓表來測量出電路中各點相對于參考點的電位及任意兩點間的電壓。

電位圖是一種平面坐標第一、第四兩象限內的折線圖。其縱坐標為電位值，橫坐標為各被測點。要繪制某一電路的電位圖，先以一定的順序對電路中各被測點編號。以圖21的電路為例，將圖中的A～F點在橫坐標軸上按順序，均勻間隔標上A、B、C、D、E、F、A，再根據測得的各點電位值，在各點所在的垂直線上描點，用直線依次連接相鄰兩個電位點，即得該電路的電位圖。在電位圖中，任意兩個被測點的縱坐標值之差即為該兩點之間的電壓值。在電路中電位參考點可任意選定。對于不同的參考點，所繪出的電位圖形是不同的，但其各點電位變化的規律卻是一樣的。

三、實驗設備

本實驗所用實驗設備見表21。

表2 1

實 驗 設 備

4

電位、電壓測定實驗電路板

HE 12

1

四、實驗內容

1.利用HE 12實驗箱上的“基爾霍夫定律/疊加原理”電路，按圖21接線。分別將兩路直流穩壓電源接入電路，令U₁=6V，U₂=12V。（先調準輸出電壓值，再接入實驗線路中。）

圖21 測定電路

2.以圖21中的A點作為電位的參考點，分別測量B、C、D、E、F各點的電位值

φ及相鄰兩點之間的電壓值U_AB、U_BC、U_CD、U_DE、U_EF及U_FA，測量數據列于表2 2中。

3.以D點作為參考點，重復實驗內容2的測量，測量數據列于表22中。

表2 2

① 計算值一欄，U_AB=φ_A-φ_B，U_BC=φ_B-φ_C，以此類推。

相對誤差=測量值-計算值

×100%

計算值

五、實驗注意事項

1.本實驗電路板是多個實驗通用，本次實驗中不使用電流插頭和插座。HE12上的K₃應撥向330Ω側，三個故障按鍵均不得按下。

2.測量電位時，用指針式萬用表的直流電壓檔或用數字直流電壓表測量時，用負表棒（黑色）接參考電位點，用正表棒（紅色）接被測各點。若指針正向偏轉或數顯表顯示正值，則表明該點電位為正（即高于參考點電位）；若指針反向偏轉或數顯表顯示負值，此時應調換萬用表的表棒，然后讀出數值，此時在電位值之前應加一負號（表明該點電位低于參考點電位）。數顯表也可不調換表棒，直接讀出負值。

六、思考題

若以F點為參考電位點，實驗測得各點的電位值；現令E點作為參考電位點，試問此時各點的電位值應有什么變化?

七、實驗報告

1.根據實驗數據，繪制兩個電位圖形，并對照觀察各對應兩點間的電壓情況。兩個電位圖的參考點不同，但各點的相對順序應一致，以便對照。

2.完成數據表格中的計算，對誤差作必要的分析。3.總結電位相對性和電壓絕對性的原理。

4.心得體會及其他。