物理電學(xué)設(shè)計性實驗ppt課件

1、中原工學(xué)院理學(xué)院物理實驗中心指導(dǎo)教師曾灝憲物理電學(xué)設(shè)計性實驗大學(xué)物理實驗大學(xué)物理實驗物理實驗中心第物理實驗中心第9實驗室實驗室【目的】根據(jù)已學(xué)電路知識可以經(jīng)過所提供電路元件自行設(shè)計出各種實驗方案，并加以實施，得出實驗結(jié)果，從而到達穩(wěn)定和靈敏運用所學(xué)知識的目的。 【重點】預(yù)習(xí)報告、實驗報告的撰寫。 【難點】方案設(shè)計、誤差分析?！菊n題】 物理電學(xué)設(shè)計性實驗3學(xué)時 【背景知識】 一、丈量與誤差： 誤差分析的目的就是評定實驗數(shù)據(jù)的準確或誤差，經(jīng)過 誤差分析，可以認清誤差的來源及其影響，并設(shè)法排除數(shù) 據(jù)中所包含的無效成分，還可進一步改良實驗方案。在實驗 中留意哪些是影響實驗準確度的主要方面，這對正確地組

2、織 實驗方法、正確評判實驗結(jié)果和設(shè)計方案，從而提高實驗的準確性具有重要的指點意義。 誤差：丈量值與真值之間的差值，真值即物理量所具有 的客觀真實值。 誤差分類： 1系統(tǒng)誤差：在同一實驗條件實驗方法、儀器、環(huán)境 和實驗人員都不變，多次丈量同一量時，誤差的大小和 符號堅持不變，或者按一定的規(guī)律變化，這種誤差 叫系統(tǒng)誤差。包括：儀器誤差、方法誤差、個人誤叫系統(tǒng)誤差。包括：儀器誤差、方法誤差、個人誤差、差、 環(huán)境誤差。環(huán)境誤差。2偶爾誤差：在同一條件下，對某一量進展丈量時，偶爾誤差：在同一條件下，對某一量進展丈量時，即即 使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的緣由，依然會出現(xiàn)絕對值使排除了產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的緣由，依然會出

3、現(xiàn)絕對值和和 符號都以不可預(yù)測的方式變化的誤差。符號都以不可預(yù)測的方式變化的誤差。3過失誤差：實驗人員人為過失呵斥的、完全可以過失誤差：實驗人員人為過失呵斥的、完全可以防止防止 的誤差。的誤差。 二、常用電表的運用二、常用電表的運用 查看查看2-6 電磁丈量儀器電磁丈量儀器【實驗提供儀器】 1.直流穩(wěn)壓電源 0 15 V可調(diào)2.萬用表3.電流表 量程 5、7.5、10、15、20、30(毫安)4.電壓表 量程 1.5、3、5、7.5、10、20(伏)5.直流檢流計 6.雙蹤示波器7.信號發(fā)生器8.秒表 9.實驗箱成套設(shè)置 其中含有 固定電阻：固定電阻：1、10、51、1002個、個、200、1

4、K、2K 、 10K2個、個、1M(歐歐) 滑線變阻滑線變阻: 1K、10K、100K 歐歐電容：電容： 0.022F、0.1 F、1F、10 F、470F2個個電感線圈：電感線圈： 10mH二極管二極管4個、穩(wěn)壓二極管個、穩(wěn)壓二極管6.2V燈泡：燈泡：12V/0.5A微安表：微安表：0100uA電位器電位器短接橋和連線導(dǎo)線短接橋和連線導(dǎo)線實驗用實驗用9孔插件方塊孔插件方塊【可做相關(guān)實驗】 電路元件伏安特性的測繪 根本電路的丈量 根本儀器的運用 電橋電路測電阻 電表的改裝 穩(wěn)壓電路 整流濾波電路 RC、RL、RLC暫態(tài)電路的研討 原件參數(shù)的丈量 電路混沌效應(yīng) 電路元件伏安特性的測繪一、儀器的選

5、擇 圖1-1 圖1-2 級別選擇： 根據(jù)根本誤差的大小，可把電表分為不同的準確 度等級。準確度等級普通為0.1，0.2，0.5， 1.0，1.5，2.5，5.0七級。目前已有0.05級電表出 現(xiàn)。0.1級和0.2級表多用來作規(guī)范表校準其它電 表，0.5級多用于準確度較高的丈量中。電表準確 度越高，丈量誤差越小，但儀器也越容易損壞， 所以應(yīng)根據(jù)實驗誤差要求選擇適宜的級別。 量程的選擇： 電表的相對誤差公式： E = NoImageNoImage 根據(jù)誤差公式得知任務(wù)形狀中電表的實踐指示值越 接近量程，電表帶來的誤差越小，所以普通要求電 表實踐指示值要到達滿偏刻度的2/3以上以此來減少 電表帶來的

6、誤差，但要留意不要超出所選量程。二、數(shù)據(jù)表格的制造 要測繪各種元件的伏安特性曲線，一定要了解元件的 特性，才干選擇正確的實驗方法，適宜的監(jiān)測電路， 設(shè)計出合理的數(shù)據(jù)表格，得出正確的實驗結(jié)論 1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條經(jīng)過坐標原點的 直線，如圖1-1中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的 電阻值。 2. 普通的白熾燈在任務(wù)時燈絲處于高溫形狀時，普通的白熾燈在任務(wù)時燈絲處于高溫形狀時， 其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，經(jīng)過白熾燈的其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，經(jīng)過白熾燈的 電流越大，其溫度越高，阻值也越大，普通燈泡的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，普通燈泡的 “冷電阻與冷電阻與“熱電阻

7、的阻值可相差幾倍至十幾倍，熱電阻的阻值可相差幾倍至十幾倍， 所以它的伏安特性如圖所以它的伏安特性如圖1-1中中b曲線所示。曲線所示。 3. 普通的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其特普通的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其特 性如圖性如圖1-1中中c曲線。正向壓降很小普通的鍺管約為曲線。正向壓降很小普通的鍺管約為 0.20.3 V，硅管約為，硅管約為0.50.7V)，正向電流隨正向，正向電流隨正向 壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零不斷添加到壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零不斷添加到 十多至幾十伏時，其反向電流添加很小，粗略地可視十多至幾十伏時，其反向電流添加很小，粗略地可視 為零。

8、可見，二極管具有單導(dǎo)游電性，但反向電壓加為零?？梢?，二極管具有單導(dǎo)游電性，但反向電壓加 得過高，超越管子的極限值，那么會導(dǎo)致管子擊穿損壞。得過高，超越管子的極限值，那么會導(dǎo)致管子擊穿損壞。 4. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正 向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別， 如圖如圖1-1中中d曲線。在反向電壓開場添加時，其反曲線。在反向電壓開場添加時，其反 向電流幾乎為零，但當電壓添加到某一數(shù)值時向電流幾乎為零，但當電壓添加到某一數(shù)值時(稱稱 為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管為管子的穩(wěn)壓值，有

9、各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管)電流電流 將忽然添加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨將忽然添加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨 外加的反向電壓升高而增大。外加的反向電壓升高而增大。 圖1-3 元件伏安特性曲線 實驗數(shù)據(jù)表格：實驗數(shù)據(jù)表格： 1.測定線性電阻器的伏安特性測定線性電阻器的伏安特性 2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性測定非線性白熾燈泡的伏安特性 3.測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性 正向特性實驗數(shù)據(jù)正向特性實驗數(shù)據(jù)反向特性實驗數(shù)據(jù)反向特性實驗數(shù)據(jù)4.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性正向特性實驗：正向特性實驗：反向特性實驗：反向特性實驗： 實驗本卷須知實驗

10、本卷須知 1. 測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐 漸添加，漸添加， 應(yīng)時辰留意電流表讀數(shù)不得超越應(yīng)時辰留意電流表讀數(shù)不得超越35mA。 2. 假設(shè)要測定假設(shè)要測定2AP9的伏安特性，那么正向特性的電壓的伏安特性，那么正向特性的電壓 值應(yīng)取值應(yīng)取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21， 0.24，0.30V，反向特性的電壓值取，反向特性的電壓值取0，2，4， 10(V)。 3. 進展不同實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選進展不同實驗時，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選 擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不擇儀表的量程，