北航基物实验2 D03 补偿法必过教程

By Lcf

前言----关于基物实验

作为一名BUAAer，你有很大的概率会被要求学习一门叫做《基础物理实验》的课程，对于这门北航金课，我的评价是"→_→"

好不容易熬过了基物实验一，以为自己可以和可爱的小蜗牛说再见的时候，你还有很大概率会惊喜地在下学期课表里发现基物实验二。笔者就是这样的，当我发现这门绝世好课出现在了我的课表里的时候，我当时开心地欢呼：“WDUAWE##@@@HADHUI***DSH%^$%DSA”。

基物实验二的考核方式和基物实验一有所不同，虽然取消了“期末考试不及格，总评直接不及格；期末考试不过80，总评最高79”的硬性要求，但是基物实验一的期末考试是理论考试，我相信理论考试基本都难不倒大家（一定要疯狂刷往年题！！！！），而基物实验二的期末考试是实验考试，现场抽签做实验，很刺激，考试实验在总评中占比较高不可忽视，换句话说，虽没有硬性要求，但是考试实验做不出来，就有很大概率挂科了，基物实验二挂科没有补考只有重修，因此大家必须要重视考试实验，至少保证一定要做出来。

按照往年一般的要求，每一位同学要做一次光学实验和一次电学实验，每种实验都是4抽一，考前10分钟（光学好像是20分钟）公布抽签结果，这感觉相当刺激啊！但是今年由于时间原因，改成了只需做一个实验，抽签两次，第一次抽签很早，大概在13周周末，告诉你是要做光学实验还是电学实验，第二次是在考前10分钟，告诉你具体要做哪个实验，这样减轻了不少压力。笔者很幸运，抽的是电学实验。4个电学实验的难度远小于4个光学实验，电学里最难的（就是今天咱们要说的这个DO3）的难度都远小于光学里最简单的（一说G01，一说G03，笔者没做过不知道）。而且笔者平时做电学实验都很顺利，光学实验都是一塌糊涂，基物实验一没选分光仪（虽为必做，但只是期末理论必考，不是真的必须去做），基物实验二氢光谱实验，要不是王菁老师和同学们的热心帮助，估计连个分光仪都调不明白。因此当笔者得知抽到电学实验的时候，心情还是很好的。

那么，接下来就要预习四个电学实验了。因为特别害怕考试的时候做不出来，因此基物实验的复习我是下了猛功夫，之前做实验从来不管实验原理的我特地研究了一下考试实验的原理，尤其是D03，我为此特意请教了一位二系的学过电路分析的大佬给我讲解了一下，因为资料里都说它是电学实验的大BOSS，特别害怕抽到它，而且还听说了一个传闻，说是有一场D03一个同学都没做出来（这个传闻应该是胡编乱造吓唬人的，谣言不可信啊），当时就给我吓傻了，但是现在看来，D03就是纸老虎中的纸老虎，揩pigu纸糊的那种，千万别被那些传闻和资料里面的东西吓到了，D03只要你好好预习，弄清原理，简直是最简单的电学实验，比D01还简单；即使弄不懂原理，没关系，只要背下来资料上的实验步骤并参考我的方法，我相信你一定能做出必做加选做，如果还连必做都做不出来，那就把手捐给有需要的人吧。

教程

早上笔者和对门寝室的小伙伴一起去实验室等着公布抽签结果，之前我就有预感我今早必中大奖，事实证明我猜对了，当我看到我的名字没有出现在那三个实验里的时候，我就知道，看来要做这个我预习的最充分的D03了。ps：小伙伴抽的D04，那个实验只繁不难，抽到的同学大可放心。

但是因为事先准备的最充分，原理搞懂了，还拿仿真平台模拟了补偿法，因此心里十分有底，一点都不紧张，加上我知道这个考试实验的ldd老师人特别好，心情完全没有波澜，甚至信心满满。好的心情对于考试真的很重要，因此无论你抽的是D03还是G04，一定不要慌，开开心心去考就好了，而且这种难的实验，负责的老师一般都特别好，更不用担心，毕竟基物实验这种东西，遇到一位好老师，再难的实验都没问题，遇到一位“好”老师（懂得都懂，比如我最亲爱的lxh老师），再简单的实验，也让你怀疑人生。另外电学实验很多都可以拿虚拟仿真平台模拟，因此建议考前找个虚拟仿真平台模拟练习一下，效果拔群。

进入实验室，映入眼帘的就是一大堆实验设备，别着急，这个实验的电路一点都不复杂，而且还会直接在材料上给你，照着连就行了，唯一的失误点就是电路连错。那么怎么不连错呢？答案就是一个回路一个回路地连，这样能保证既不多接也不少接。考前理论计算那些东西我就不说了，复习材料里都有，唯一注意的是现场会给你内阻和量程，和材料上的有出入（材料是50uA,3.3k欧，笔者考试时候给的是100uA,1.2k欧）。

这里要强调一点：一定带点便利贴或者能标记的东西，因为这个实验有三个长得一模一样的电阻箱，需要换着调，如果不做好标记，实验时会很麻烦

第一步：电流表的校准

这个实验很多人说难，就是因为：不懂补偿法原理，不知道按下短路按钮，指针偏转了，该把电阻箱往大调还是往小调，这样就只能乱调一气，祈祷最后指针能乖乖地静在那里，这就是很多同学实验失败的原因，毕竟你不能指望老天爷帮你实现电路完全补偿，你得靠你自己。

那怎么知道呢？把补偿法原理弄懂了就好了,真是站着说话不腰疼，二系大佬讲完了我弄了好久才算将巴理解，但是问题大不大？不大！实际上做实验你根本不需要理解原理，只需要知道结论即可：这里给出本文的精华！！！！！！

！！校准的时候，按下短路按钮，指针正向偏转，就把R3调大；指针反向偏转，就把R3调小！！，直到按下短路按钮，指针不动为止。
！！测量光电流的时候同样地，按下短路按钮，指针正向偏转，就把Rx调大；指针反向偏转，就把Rx调小！！，直到按下短路按钮，指针不动为止。

知道这个调节方法之后，就不用来回瞎调了，你可以在一分钟之内把指针调不动，是不是感觉整个实验都没什么难度了呢，的确是这样，知道这点，这个实验就很简单了，按照实验步骤一步一步做下去，校准电流表大概只需要10分钟足矣。

具体说一下实验实况：首先按照你算的理论值，连接电路（这步没有什么难度，如果理论算错那就是自己预习不到位的问题，电路连错就赶紧改正，如果最后你是在这两步上翻车了，那只能怪你自己），这时闭合开关，你会发现微安表基本满偏，如果不是，说明你电路连错了，或者电阻箱初始阻值没设对。接下来按下短路按钮，微安表指针会动，按照我刚才说的“精华调节法”，一分钟就能给它调到不动，非常简单。接下来需要调节R1，使得电流表满偏，其实这时候已经基本满偏了，微调一下R1就很容易满偏。

理论上这时候再按下短路按钮，可能微安表又动了，这就需要你再次调节R3，使得按下按钮指针不动；然后再调R1使得满偏。重复上述过程，直至两个条件同时满足。是不是听起来很麻烦有D01那味了？实际上，不用！因为改装表的总电阻远小于R2和R3，你第一次微调R1使表满偏的时候，也不会改变多少阻值，可能就零点几欧姆，对整个电路几乎没有任何影响，因此此时按下短路按钮，基本上是不会动的，也就是说，实际操作一次就能同时满足两个条件，没必要多次调节。如果真发现差的挺多的，那就按照我刚才的方法调，两轮不够三轮也肯定够了。总之调好一个量程不用3分钟。记录R1和R3的值，这里一定要记录R3，给老师检查用。接下来按同样方法调节其他量程就好了。

四个量程都调好了之后，恭喜你你已经把本实验最难的部分拿下了。没错这就是最难的部分，再慢20分钟也做足够了。接下来开始测光电流，这步更简单。

第二步：测光电流

按照电路图连接电路，从远到近测量（我建议），这里面就有一个小问题，Rx的阻值初始选多少合适，其实这个阻值，你完全可以随便设一个然后按照我给的调节方法调，三分钟绝对能调出来需要的Rx值，当然，实际上，可以把上一步的R3直接卸下来做Rx就好了，然后按照方法调节，很简单就可以实现补偿。具体实验步骤如下：

因为测量要求大于一半量程，所以我们这么来：

首先连好电路，把上一步R3的阻值直接作为Rx的阻值，改装表选最小量程，光电池放到最远。
按下短路按钮，按照我给的方法调节直到指针不动，这就是我们的第一组数据了！有了第一组数据，之后的测量就很方便。
减小距离测下一组，同样的方法，由于第一组已经调出Rx的初值，之后调整Rx的过程就会非常快速方便。

总而言之，只要你牢牢记住复习材料上的过程，按照我给的调节方法，整个必做实验测量的过程也就大概半小时。出问题的同学，要么是电路连错，要么是不会调，但是看了这个随笔，我相信你一定能避免这两个错误，50分钟内顺利做完D03必做实验，整个必做试验流程一个半小时拿下不是梦（主要还有数据处理时间）。

选做实验

给光电池串联个电阻800欧或者2000欧都行，再测一次光电流（和必做实验第二步完全一样，没啥技术含量），画两个图，必做实验顺利的同学，轻松拿下选做实验。

all in all

本实验作者必做加选做一共用了不到2个小时，非常顺利，老师最后记录的是四个步骤（纸上设计实验、校准电流表、测光电流、选做实验）全场同学完成的顺序（我猜这个竞速排名也许是操作分的依据？），笔者是1 1 1 1，第一个走进考场，第一个走出考场。我开心了、我快乐了，就完了！另外大家不用担心，我走的时候，全场一半的同学都已经开始做选做实验了，最后没有同学实验失败，最慢的同学也完成了必做实验。

所以你看，D03真心不难，考前好好预习，考试心平气和，不可能做不出来的。

最后祝大家都能顺利通过基物实验（二）的设计实验考试！
注：本教程里面的所有字母标号对标2017版攻略，考试时可能和讲义上的标号有区别，但都是换汤不换药。
如有不懂随时可以咨询我。
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