在实验中,他的取样线尽量同材、等长并排捆扎、等温布置,让它们‘共冷共热’,从而尽可能抵消热电势带来的影响。
当他合上电源开关时,检流计的指针只是轻微晃动了一下,便稳定了下来,显示出一个微小的偏压。
但问题,也随之而来。
他发现,即使电路完美,检流计的指针依然在一个极小的范围内,进行着一种缓慢而线性的漂移。
像一条找不到方向的懒蛇。
林允宁的眉头不易察觉地蹙了一下,内心闪过一丝烦躁:
“啧,自热效应,真够粘人的。跟这种‘鬼漂移’玩捉迷藏?一辈子都别想下班。”
自热效应,测量小电阻时无法规避的难题。
电流通过样品,产生的微小热量,会缓慢改变着样品的电阻率。
这个漂移,与顾伟口中的由于接点温差产生的热电势“幽灵”不同。
它会随时间爬升,但随电流换向不翻转。
面对这个难题,林允宁咂了咂嘴,没有像其他人一样,去追逐那个不断漂移的平衡点。
他只是静静地观察了半分钟,手指在桌上无意识地敲击着极富节奏感的鼓点,似乎在思考。
“宁神在干什么?他放弃了?”
梁立峰看得一头雾水。“和周智彬面面相觑。
下一秒,林允宁动了。
他做出了一个让所有人都看不懂的操作。
“啪嗒。”
他伸出左手,果断按下桥路上的极性换向开关,电路中的电流瞬间反向。
检流计的指针猛地向反方向偏转。
而几乎在同一时刻,他悬在电桥的精密可变电阻旋钮上的右手,已经开始飞速旋转旋钮!
“热电势不随换向变号,而IR会变号。”
林允宁低声自语,看了看手腕上的电子表,开始掐表,布置两轮等时序列测量。
“第一轮,正向电流,五秒。”
他没有去死抠零位,而是让指针在零点附近缓慢线性漂移,每秒的微小偏差,用铅笔点在坐标纸上。
五秒一到,他再次按下换向开关!
“第二轮,反向电流,五秒。”
同样的操作,他在坐标纸上记录下第二组漂移的数据点。
“他在干什么?!”
梁立峰和周智彬也停下了手中的活,满脸困惑地看着这一幕。
顾伟的心跳,却不受控制地开始加速。
他好像……抓住了什么。
林允宁放下笔,将坐标纸上两簇各自独立的点,用直尺连成两条近似平行的“漂移线”。
然后,他在纸上做了一个让顾伟头皮发麻的动作:
取两条直线在时间t=0时的中点,作为外推的“真零点”!
“我的天……”
顾伟感觉自己的呼吸都停滞了。
换向测量,是为了消除热电势这个直流偏压。
而等时序列测量再外推,是为了消除自热效应这个线性漂移!
这小子……他没有在“躲避”噪声!
他是在给“噪声”本身建模!
然后用数学的对称性,优雅地将它从信号中彻底剔除!
这才是物理学家的思维方式!
林允宁将电位计微微回拨到那个计算出的“真零点”位置。
再次换向,检流计的指针只是轻轻一颤,便如被钉死一般,稳稳地停在了正中央!
平衡!
一次成功!
一个堪称完美的、剔除了所有直流噪声的零点!
“重复性验证。”
林允宁嘀咕了一句,又按同样流程做了第二组(+I/?I)等时序列,两次外推的零点差异小于一个细小刻度——数据自洽。
他这才拿起笔,在记录本上写下最终结果,并附带了完整的不确定度评估。
最后,他补了一句建议:
“以更小电流复测,可验证自热效应的线性关系。”
【你完成了开尔文双臂电桥测量电阻实验】
【难度系数:1.5】
【完成度:100%】
【思维创新:B】
【综合评定:B+】
【结算奖励:模拟时长20小时30分钟!】
【剩余模拟时长:776小时45分钟】
当林允宁将那份堪称范本的实验报告递过来时,顾伟已经彻底呆住了。
他接过报告,沉默了许久,才缓缓走到白板前,轻轻敲了两下:
“都停一下,看这边。”
他的声音不再冰冷,反而带着一丝自己都未曾察觉的、发现宝藏的颤音。
“