北航基物實驗2 D03 補償法必過教程

By Lcf

前言----關於基物實驗

作為一名BUAAer，你有很大的概率會被要求學習一門叫做《基礎物理實驗》的課程，對於這門北航金課，我的評價是"→_→"

好不容易熬過了基物實驗一，以為自己可以和可愛的小蝸牛說再見的時候，你還有很大概率會驚喜地在下學期課表里發現基物實驗二。筆者就是這樣的，當我發現這門絕世好課出現在了我的課表里的時候，我當時開心地歡呼：“WDUAWE##@@@HADHUI***DSH%^$%DSA”。

基物實驗二的考核方式和基物實驗一有所不同，雖然取消了“期末考試不及格，總評直接不及格；期末考試不過80，總評最高79”的硬性要求，但是基物實驗一的期末考試是理論考試，我相信理論考試基本都難不倒大家（一定要瘋狂刷往年題！！！！），而基物實驗二的期末考試是實驗考試，現場抽簽做實驗，很刺激，考試實驗在總評中占比較高不可忽視，換句話說，雖沒有硬性要求，但是考試實驗做不出來，就有很大概率掛科了，基物實驗二掛科沒有補考只有重修，因此大家必須要重視考試實驗，至少保證一定要做出來。

按照往年一般的要求，每一位同學要做一次光學實驗和一次電學實驗，每種實驗都是4抽一，考前10分鍾（光學好像是20分鍾）公布抽簽結果，這感覺相當刺激啊！但是今年由於時間原因，改成了只需做一個實驗，抽簽兩次，第一次抽簽很早，大概在13周周末，告訴你是要做光學實驗還是電學實驗，第二次是在考前10分鍾，告訴你具體要做哪個實驗，這樣減輕了不少壓力。筆者很幸運，抽的是電學實驗。4個電學實驗的難度遠小於4個光學實驗，電學里最難的（就是今天咱們要說的這個DO3）的難度都遠小於光學里最簡單的（一說G01，一說G03，筆者沒做過不知道）。而且筆者平時做電學實驗都很順利，光學實驗都是一塌糊塗，基物實驗一沒選分光儀（雖為必做，但只是期末理論必考，不是真的必須去做），基物實驗二氫光譜實驗，要不是王菁老師和同學們的熱心幫助，估計連個分光儀都調不明白。因此當筆者得知抽到電學實驗的時候，心情還是很好的。

那么，接下來就要預習四個電學實驗了。因為特別害怕考試的時候做不出來，因此基物實驗的復習我是下了猛功夫，之前做實驗從來不管實驗原理的我特地研究了一下考試實驗的原理，尤其是D03，我為此特意請教了一位二系的學過電路分析的大佬給我講解了一下，因為資料里都說它是電學實驗的大BOSS，特別害怕抽到它，而且還聽說了一個傳聞，說是有一場D03一個同學都沒做出來（這個傳聞應該是胡編亂造嚇唬人的，謠言不可信啊），當時就給我嚇傻了，但是現在看來，D03就是紙老虎中的紙老虎，揩pigu紙糊的那種，千萬別被那些傳聞和資料里面的東西嚇到了，D03只要你好好預習，弄清原理，簡直是最簡單的電學實驗，比D01還簡單；即使弄不懂原理，沒關系，只要背下來資料上的實驗步驟並參考我的方法，我相信你一定能做出必做加選做，如果還連必做都做不出來，那就把手捐給有需要的人吧。

教程

早上筆者和對門寢室的小伙伴一起去實驗室等着公布抽簽結果，之前我就有預感我今早必中大獎，事實證明我猜對了，當我看到我的名字沒有出現在那三個實驗里的時候，我就知道，看來要做這個我預習的最充分的D03了。ps：小伙伴抽的D04，那個實驗只繁不難，抽到的同學大可放心。

但是因為事先准備的最充分，原理搞懂了，還拿仿真平台模擬了補償法，因此心里十分有底，一點都不緊張，加上我知道這個考試實驗的ldd老師人特別好，心情完全沒有波瀾，甚至信心滿滿。好的心情對於考試真的很重要，因此無論你抽的是D03還是G04，一定不要慌，開開心心去考就好了，而且這種難的實驗，負責的老師一般都特別好，更不用擔心，畢竟基物實驗這種東西，遇到一位好老師，再難的實驗都沒問題，遇到一位“好”老師（懂得都懂，比如我最親愛的lxh老師），再簡單的實驗，也讓你懷疑人生。另外電學實驗很多都可以拿虛擬仿真平台模擬，因此建議考前找個虛擬仿真平台模擬練習一下，效果拔群。

進入實驗室，映入眼簾的就是一大堆實驗設備，別着急，這個實驗的電路一點都不復雜，而且還會直接在材料上給你，照着連就行了，唯一的失誤點就是電路連錯。那么怎么不連錯呢？答案就是一個回路一個回路地連，這樣能保證既不多接也不少接。考前理論計算那些東西我就不說了，復習材料里都有，唯一注意的是現場會給你內阻和量程，和材料上的有出入（材料是50uA,3.3k歐，筆者考試時候給的是100uA,1.2k歐）。

這里要強調一點：一定帶點便利貼或者能標記的東西，因為這個實驗有三個長得一模一樣的電阻箱，需要換着調，如果不做好標記，實驗時會很麻煩

第一步：電流表的校准

這個實驗很多人說難，就是因為：不懂補償法原理，不知道按下短路按鈕，指針偏轉了，該把電阻箱往大調還是往小調，這樣就只能亂調一氣，祈禱最后指針能乖乖地靜在那里，這就是很多同學實驗失敗的原因，畢竟你不能指望老天爺幫你實現電路完全補償，你得靠你自己。

那怎么知道呢？把補償法原理弄懂了就好了,真是站着說話不腰疼，二系大佬講完了我弄了好久才算將巴理解，但是問題大不大？不大！實際上做實驗你根本不需要理解原理，只需要知道結論即可：這里給出本文的精華！！！！！！

！！校准的時候，按下短路按鈕，指針正向偏轉，就把R3調大；指針反向偏轉，就把R3調小！！，直到按下短路按鈕，指針不動為止。
！！測量光電流的時候同樣地，按下短路按鈕，指針正向偏轉，就把Rx調大；指針反向偏轉，就把Rx調小！！，直到按下短路按鈕，指針不動為止。

知道這個調節方法之后，就不用來回瞎調了，你可以在一分鍾之內把指針調不動，是不是感覺整個實驗都沒什么難度了呢，的確是這樣，知道這點，這個實驗就很簡單了，按照實驗步驟一步一步做下去，校准電流表大概只需要10分鍾足矣。

具體說一下實驗實況：首先按照你算的理論值，連接電路（這步沒有什么難度，如果理論算錯那就是自己預習不到位的問題，電路連錯就趕緊改正，如果最后你是在這兩步上翻車了，那只能怪你自己），這時閉合開關，你會發現微安表基本滿偏，如果不是，說明你電路連錯了，或者電阻箱初始阻值沒設對。接下來按下短路按鈕，微安表指針會動，按照我剛才說的“精華調節法”，一分鍾就能給它調到不動，非常簡單。接下來需要調節R1，使得電流表滿偏，其實這時候已經基本滿偏了，微調一下R1就很容易滿偏。

理論上這時候再按下短路按鈕，可能微安表又動了，這就需要你再次調節R3，使得按下按鈕指針不動；然后再調R1使得滿偏。重復上述過程，直至兩個條件同時滿足。是不是聽起來很麻煩有D01那味了？實際上，不用！因為改裝表的總電阻遠小於R2和R3，你第一次微調R1使表滿偏的時候，也不會改變多少阻值，可能就零點幾歐姆，對整個電路幾乎沒有任何影響，因此此時按下短路按鈕，基本上是不會動的，也就是說，實際操作一次就能同時滿足兩個條件，沒必要多次調節。如果真發現差的挺多的，那就按照我剛才的方法調，兩輪不夠三輪也肯定夠了。總之調好一個量程不用3分鍾。記錄R1和R3的值，這里一定要記錄R3，給老師檢查用。接下來按同樣方法調節其他量程就好了。

四個量程都調好了之后，恭喜你你已經把本實驗最難的部分拿下了。沒錯這就是最難的部分，再慢20分鍾也做足夠了。接下來開始測光電流，這步更簡單。

第二步：測光電流

按照電路圖連接電路，從遠到近測量（我建議），這里面就有一個小問題，Rx的阻值初始選多少合適，其實這個阻值，你完全可以隨便設一個然后按照我給的調節方法調，三分鍾絕對能調出來需要的Rx值，當然，實際上，可以把上一步的R3直接卸下來做Rx就好了，然后按照方法調節，很簡單就可以實現補償。具體實驗步驟如下：

因為測量要求大於一半量程，所以我們這么來：

首先連好電路，把上一步R3的阻值直接作為Rx的阻值，改裝表選最小量程，光電池放到最遠。
按下短路按鈕，按照我給的方法調節直到指針不動，這就是我們的第一組數據了！有了第一組數據，之后的測量就很方便。
減小距離測下一組，同樣的方法，由於第一組已經調出Rx的初值，之后調整Rx的過程就會非常快速方便。

總而言之，只要你牢牢記住復習材料上的過程，按照我給的調節方法，整個必做實驗測量的過程也就大概半小時。出問題的同學，要么是電路連錯，要么是不會調，但是看了這個隨筆，我相信你一定能避免這兩個錯誤，50分鍾內順利做完D03必做實驗，整個必做試驗流程一個半小時拿下不是夢（主要還有數據處理時間）。

選做實驗

給光電池串聯個電阻800歐或者2000歐都行，再測一次光電流（和必做實驗第二步完全一樣，沒啥技術含量），畫兩個圖，必做實驗順利的同學，輕松拿下選做實驗。

all in all

本實驗作者必做加選做一共用了不到2個小時，非常順利，老師最后記錄的是四個步驟（紙上設計實驗、校准電流表、測光電流、選做實驗）全場同學完成的順序（我猜這個競速排名也許是操作分的依據？），筆者是1 1 1 1，第一個走進考場，第一個走出考場。我開心了、我快樂了，就完了！另外大家不用擔心，我走的時候，全場一半的同學都已經開始做選做實驗了，最后沒有同學實驗失敗，最慢的同學也完成了必做實驗。

所以你看，D03真心不難，考前好好預習，考試心平氣和，不可能做不出來的。

最后祝大家都能順利通過基物實驗（二）的設計實驗考試！
注：本教程里面的所有字母標號對標2017版攻略，考試時可能和講義上的標號有區別，但都是換湯不換葯。
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