中學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用6-9ppt課件

1、物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用六、研究制流和分壓電路的原理及應(yīng)用六、研究制流和分壓電路的原理及應(yīng)用七、磁電式直流電表的改裝與實(shí)踐七、磁電式直流電表的改裝與實(shí)踐八、電橋電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用八、電橋電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用九、示波器的使用與測量九、示波器的使用與測量20192019年年1010月月實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 研究制流和分壓電路的研究制流和分壓電路的原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模? 1了解各類電阻的應(yīng)用功能，學(xué)會用變阻了解各類電阻的應(yīng)用功能，學(xué)會用變阻 器組成制流及分壓電路。器組成制流及分壓電路。2 2分析與研究不同負(fù)載電阻對分壓電路分分析與研究不同負(fù)載電阻對分壓電路分 壓比的影響。壓比的影

2、響。3 3學(xué)會和設(shè)計(jì)用分壓法來測量各類非電量。學(xué)會和設(shè)計(jì)用分壓法來測量各類非電量。4 4學(xué)會和設(shè)計(jì)用分壓電路的形式來達(dá)到控制學(xué)會和設(shè)計(jì)用分壓電路的形式來達(dá)到控制 電路的目的。電路的目的。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 電路中電阻變化電路中電阻變化 電流變化電流變化 電阻端的電阻端的 負(fù)載電阻端的負(fù)載電阻端的 電壓變化電壓變化 電壓變電壓變化化 電阻符號和實(shí)物圖電阻符號和實(shí)物圖各種固定電阻各種固定電阻 各種小型的可變電阻電位器）各種小型的可變電阻電位器） ( 2 ) 可調(diào)電阻可調(diào)電阻 微調(diào)電阻微調(diào)電阻 滑線變阻器滑線變阻器 膠木板型膠木板型 瓷板型瓷板型 有機(jī)實(shí)芯型有機(jī)實(shí)芯型 精密多圈型精密多圈型可變電阻

3、在電路中的表示圖可變電阻在電路中的表示圖實(shí)物照片實(shí)物照片各種體積較大的可變電阻各種體積較大的可變電阻(電位器電位器) * * 電位器阻值變化特性電位器阻值變化特性 直線式直線式 （X)X)、對數(shù)式、對數(shù)式D D）、指數(shù)式）、指數(shù)式Z Z）1.1.分析制流電路分析制流電路 ACZRREIZREImaxEUmax當(dāng)當(dāng)C C滑至滑至A A點(diǎn)，點(diǎn)，RAC=0RAC=0時，那么時，那么 負(fù)載上電壓負(fù)載上電壓電路中電流電路中電流當(dāng)當(dāng)C C滑至滑至B B點(diǎn)，點(diǎn)， 時，時， 那么：那么：0RRAC0minRREIZZZRRREU0min0RRAC負(fù)載端的電壓負(fù)載端的電壓電路中的電流電路中的電流 由以上關(guān)系可得

4、到電路內(nèi)相應(yīng)的由以上關(guān)系可得到電路內(nèi)相應(yīng)的電路中電流變化范圍為：電路中電流變化范圍為：負(fù)載端電壓變化范圍為：負(fù)載端電壓變化范圍為： ZREZRRE0ERRRZZ0E最小最小最大最大最低最低最高最高2 2分析分壓電路分析分壓電路 滑線變阻器上的兩個固定端滑線變阻器上的兩個固定端A A、B B與電源與電源E E相接，而負(fù)相接，而負(fù)載電阻載電阻RZRZ是接在滑線變阻器的滑動端是接在滑線變阻器的滑動端C C和固定端和固定端A A或或B B上。上。 當(dāng)當(dāng)C C點(diǎn)由點(diǎn)由A BA B端時，端時，負(fù)載電阻上負(fù)載電阻上URZURZ由由0 E0 E，ACZACZBCACZACZBCACZACZRRRRRERRRR

5、RRRRREU)(1得到：得到：1.1.調(diào)節(jié)的范圍與變阻器的阻值無關(guān)；調(diào)節(jié)的范圍與變阻器的阻值無關(guān)；2.AC2.AC兩端的分壓值可由下式得到：兩端的分壓值可由下式得到：思索：如果思索：如果R0R0取得較小或很大，會怎么樣？取得較小或很大，會怎么樣？3 3制流電路與分壓電路的差別及選擇制流電路與分壓電路的差別及選擇（1 1分析調(diào)節(jié)范圍分析調(diào)節(jié)范圍 分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較大，可從分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較大，可從0E0E； 而制流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較小，只能從而制流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較小，只能從EERRRZZ0（2 2分析細(xì)調(diào)程度分析細(xì)調(diào)程度 當(dāng) 時，在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)程度基本 上是均勻的，因

6、制流電路可調(diào)的范圍較小，故負(fù) 載電阻端的電壓變化值也小，但能調(diào)節(jié)的程度較 精細(xì)。而分壓電路對負(fù)載端的電壓變化較明顯， 但調(diào)節(jié)的程度卻較粗糙。 20ZRR (3) (3) 分析功率損耗分析功率損耗 使用同一個變阻器，分壓電路消耗的電能要比制流電路的使用同一個變阻器，分壓電路消耗的電能要比制流電路的大。大。 基于以上的差別基于以上的差別 a.當(dāng)負(fù)載電阻較大、需調(diào)節(jié)的電壓范圍較寬時可選分壓當(dāng)負(fù)載電阻較大、需調(diào)節(jié)的電壓范圍較寬時可選分壓 電路形式電路形式 b.當(dāng)負(fù)載電阻較小、功耗較大、需調(diào)節(jié)的電壓范圍不太當(dāng)負(fù)載電阻較小、功耗較大、需調(diào)節(jié)的電壓范圍不太 大時可選用制流電路形式。大時可選用制流電路形式。

7、c.若一級制流或一級分壓電路不能達(dá)到調(diào)節(jié)上的要求，可若一級制流或一級分壓電路不能達(dá)到調(diào)節(jié)上的要求，可 考慮采用二級制流電路或二段分壓電路的方法來滿考慮采用二級制流電路或二段分壓電路的方法來滿 足細(xì)調(diào)的要求。足細(xì)調(diào)的要求。思索：二級制流電路或二段分壓電路的線路圖是怎樣的？思索：二級制流電路或二段分壓電路的線路圖是怎樣的？RzR2R1KERzR2R1EK二級限流電路二級限流電路二級分壓電路二級分壓電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.1.分析與研究當(dāng)分析與研究當(dāng) 為不同時，得到電路的為不同時，得到電路的 制流特性曲線制流特性曲線I IX X是怎樣的，是怎樣的， 。 KRRZ00RRX

8、ACIX？作為回家作業(yè)思考并畫一下作為回家作業(yè)思考并畫一下設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：2.2.分析與研究當(dāng)分析與研究當(dāng) 為不同時，得到電路的為不同時，得到電路的 分壓特性曲線分壓特性曲線U UX X是怎樣的，是怎樣的， 。 U UKRRZ00RRXAC？X作為回家作業(yè)思考并畫一下作為回家作業(yè)思考并畫一下設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：3.3.設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求能同時控制二個設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求能同時控制二個 小燈泡進(jìn)行交替亮暗的變化。小燈泡進(jìn)行交替亮暗的變化。思索：思索：a.a.電路的形式；電路的形式；b.b.同時交替亮暗的變化。同時交替亮暗的變化。D1D2R

9、EK分壓的方式分壓的方式思索：思索：分壓電阻在選擇上分壓電阻在選擇上有什么要求？有什么要求？1.1.阻值上的要求阻值上的要求2.2.類型上的要求類型上的要求3.3.功率上的要求功率上的要求 設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：4.4.設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求通過測量電壓的設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求通過測量電壓的 方式來得到測量高值電阻的目的。方式來得到測量高值電阻的目的。提示：通過分壓的方式串接一個標(biāo)準(zhǔn)電阻提示：通過分壓的方式串接一個標(biāo)準(zhǔn)電阻R0R0。FVXV0RXR0E分壓的方式分壓的方式放大器放大器設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)與應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：5.5.設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求通過測量電壓的方

10、式來設(shè)計(jì)一個分壓電路，要求通過測量電壓的方式來得到測量一些非電量的結(jié)果譬如位移量、角度得到測量一些非電量的結(jié)果譬如位移量、角度量、溫度量等）。量、溫度量等）。提示：提示：a.a.可變電阻的左右移動即為位移量的變化；可變電阻的左右移動即為位移量的變化；b.b.電位器的旋轉(zhuǎn)即為角度量的變化；電位器的旋轉(zhuǎn)即為角度量的變化；c.c.熱敏電阻阻值的變化與其所處的溫度有關(guān)。熱敏電阻阻值的變化與其所處的溫度有關(guān)。定標(biāo)，測出旋轉(zhuǎn)一圈或定標(biāo)，測出旋轉(zhuǎn)一圈或n n圈變化的電阻值圈變化的電阻值然后定出旋轉(zhuǎn)一度的阻值或電壓值。然后定出旋轉(zhuǎn)一度的阻值或電壓值。000360 xxRR實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 磁電式直流電表的改裝與實(shí)

11、踐磁電式直流電表的改裝與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1.了解磁電式直流電表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)原了解磁電式直流電表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)原理。理。2.2.學(xué)會將磁電式直流電表改裝成多量程的電學(xué)會將磁電式直流電表改裝成多量程的電流表、流表、 電壓表及歐姆表。電壓表及歐姆表。3.3.學(xué)習(xí)和實(shí)踐制作必要的實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)習(xí)和實(shí)踐制作必要的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 指針偏轉(zhuǎn)的磁電式直流電表是物理實(shí)驗(yàn)中的基本指針偏轉(zhuǎn)的磁電式直流電表是物理實(shí)驗(yàn)中的基本儀器之一，其內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)見下圖。儀器之一，其內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)見下圖。 1.1.將微安表改裝成歐姆表如圖所示將微安表改裝成歐姆表如圖所示gRA歐姆表歐姆表ER0RX0)(

12、RRRRREIgnxn假設(shè)假設(shè)E E1.5V 1.5V AI500KRn30270270120120 70 70 45 45 30 30 20 2012.912.97.57.53.33.3 0 0 0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 50 50kRx/AI/滿刻度電流值滿刻度電流值中心刻度電流中心刻度電流對應(yīng)的電阻值對應(yīng)的電阻值9012.52.2.將微安表改裝成毫安表將微安表改裝成毫安表 設(shè)電表的原有量限為設(shè)電表的原有量限為I0I0（ ），現(xiàn)要設(shè)計(jì)成能測量最大值為），現(xiàn)要設(shè)計(jì)成能測量最大值為50mA50mA的的 電流表

13、擴(kuò)大量程電流表擴(kuò)大量程10001000倍），應(yīng)考慮設(shè)法與表頭并聯(lián)一個電阻起到分流的作用倍），應(yīng)考慮設(shè)法與表頭并聯(lián)一個電阻起到分流的作用. . A50R1=?IR1=0.05A-I0 IR1=0.05A-I0 0.05A0.05AI I0 0 RmRmRs)05. 0()(001IRRIRsm100)05.0()(RIRRIsm3.3.將微安表改裝成直流電壓表將微安表改裝成直流電壓表 初始的電流表要用以測量電壓，其測量電壓值為初始的電流表要用以測量電壓，其測量電壓值為gggRIU 為了能測量較高的電壓，則設(shè)法通過外接串聯(lián)電阻來起到分壓的作用，為了能測量較高的電壓，則設(shè)法通過外接串聯(lián)電阻來起到分壓

14、的作用，即將微安表不能承受的那部分電壓降落在分壓電阻即將微安表不能承受的那部分電壓降落在分壓電阻RSRS上，見圖上，見圖5 5。IgIgRgRgRSRSUgUg5V5V50V50VR1URRIsgg)(ggggsRUURIUR) 1(1SRR實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 1測出微安表頭測出微安表頭50A50A的內(nèi)阻值可有多種測的內(nèi)阻值可有多種測 量表頭內(nèi)阻的方法）。量表頭內(nèi)阻的方法）。提示：提示：（1 1半偏法測量內(nèi)阻半偏法測量內(nèi)阻（2 2替代法測量內(nèi)阻替代法測量內(nèi)阻（3 3電橋法測量內(nèi)阻電橋法測量內(nèi)阻 等其他方法等其他方法 半偏法測定電表內(nèi)阻半偏法測定電表內(nèi)阻替代法測定電表內(nèi)阻替代法測定電表內(nèi)阻重

15、要的是保持重要的是保持A0電流不變電流不變 直流電橋法測電阻直流電橋法測電阻實(shí)驗(yàn)線路和測量方法實(shí)驗(yàn)線路和測量方法實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)八 電橋電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用電橋電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1.了解電橋電路測量電阻變化的特點(diǎn)。了解電橋電路測量電阻變化的特點(diǎn)。2.2.學(xué)會組合電橋電路的原理。學(xué)會組合電橋電路的原理。3.3.拓展電橋電路的應(yīng)用及非電量的檢測。拓展電橋電路的應(yīng)用及非電量的檢測。 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 電橋電路本質(zhì)上是利用電阻與電橋電路本質(zhì)上是利用電阻與 電阻間的電位比較方式來判斷電阻間的電位比較方式來判斷 橋路間的平衡性，然后根據(jù)不橋路間的平衡性，然后根據(jù)不 同橋臂上電阻之間的比例

16、關(guān)系同橋臂上電阻之間的比例關(guān)系 來得到某一被測電阻值。來得到某一被測電阻值。 342RRRRXRiRiNS實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.1.用熱敏電阻作為測溫器件，設(shè)計(jì)一個電橋用熱敏電阻作為測溫器件，設(shè)計(jì)一個電橋 電路，并組成測量及控制溫度的系統(tǒng)。設(shè)電路，并組成測量及控制溫度的系統(tǒng)。設(shè) 法制作一個電子溫度計(jì)。法制作一個電子溫度計(jì)。熱敏電阻熱敏電阻定標(biāo)：得到定標(biāo)：得到00C時的電阻值和時的電阻值和1000C時的電阻值，時的電阻值，然后由然后由10000()100TTRRTxRxTxRx用平衡電橋法測量溫度用平衡電橋法測量溫度 熱敏電阻測溫元件）熱敏電阻測溫元件）定標(biāo)：得到定標(biāo)：得到00C時的電阻值和時

17、的電阻值和1000C時的電阻值，時的電阻值，然后由然后由10000()100TTRRTxRxTxRx用非平衡電橋法測量溫度用非平衡電橋法測量溫度 熱敏電阻測溫元件）熱敏電阻測溫元件）定標(biāo)：得到定標(biāo)：得到00C時的電壓值和時的電壓值和1000C時的電壓值，時的電壓值，然后由然后由XXXTTXVTVVVV00100100實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)九 示波器的使用與測量示波器的使用與測量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1.學(xué)會示波器的使用與操作方法學(xué)會示波器的使用與操作方法2.2.了解示波器顯示交變電信號波形的基本原了解示波器顯示交變電信號波形的基本原 理理3.3.學(xué)會用示波器檢測各種電信號的方法學(xué)會用示波器檢測各種電信號

18、的方法實(shí)驗(yàn)儀器：實(shí)驗(yàn)儀器： 示波器雙蹤）、示波器雙蹤）、 多用電表、多用電表、 交流信號發(fā)生器、交流信號發(fā)生器、 電阻箱、電阻箱、 電容器、電容器、 電感線圈、電感線圈、 導(dǎo)線等導(dǎo)線等 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：一示波器的構(gòu)造與基本原理一示波器的構(gòu)造與基本原理 示波管、掃描發(fā)生器、同步電路、水平軸和垂直軸放大示波管、掃描發(fā)生器、同步電路、水平軸和垂直軸放大器、電源。器、電源。 示波管示波管 示波管是示波器用以顯示各種波形的核心部分，在一個示波管是示波器用以顯示各種波形的核心部分，在一個 抽成高真空的玻璃泡內(nèi)裝有各種電極；抽成高真空的玻璃泡內(nèi)裝有各種電極； 即：電子槍陰極、柵極、陽極）、即：電子槍陰極

19、、柵極、陽極）、 偏轉(zhuǎn)極偏轉(zhuǎn)極X X偏轉(zhuǎn)極和偏轉(zhuǎn)極和Y Y偏轉(zhuǎn)極）、偏轉(zhuǎn)極）、 熒光屏等。熒光屏等。 電子束電子束掃描發(fā)生器掃描發(fā)生器 被測的交變電信號加到一對被測的交變電信號加到一對Y Y偏轉(zhuǎn)極上，而在一對偏轉(zhuǎn)極上，而在一對X X偏轉(zhuǎn)極偏轉(zhuǎn)極 上則加由示波器內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒波電信號，用以產(chǎn)生掃描上則加由示波器內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒波電信號，用以產(chǎn)生掃描 作用。即波形圖是函數(shù)曲線的一部分，作用。即波形圖是函數(shù)曲線的一部分，X X與與Y Y兩對偏轉(zhuǎn)極上兩對偏轉(zhuǎn)極上 的電信號在示波管上合成的效果見下：的電信號在示波管上合成的效果見下： 同步電路同步電路 同步電路是為了示波器在工作時時能觀察到同步電路是為了示

20、波器在工作時時能觀察到 穩(wěn)定的波形而設(shè)定的電路，則要求穩(wěn)定的波形而設(shè)定的電路，則要求X X方向的方向的 起始掃描相位每次都相等，即要求掃描電壓起始掃描相位每次都相等，即要求掃描電壓 周期周期TxTx為被測電壓周期為被測電壓周期TyTy的的n n倍倍n n1 1、2 2、 3 3、）。）。同步電平調(diào)整旋鈕同步電平調(diào)整旋鈕水平軸與垂直軸放大器水平軸與垂直軸放大器 為了觀察電壓幅度不同的電信號波形，示波為了觀察電壓幅度不同的電信號波形，示波 器內(nèi)設(shè)有衰減器和放大器，能起到對外來小器內(nèi)設(shè)有衰減器和放大器，能起到對外來小 信號的放大及大信號的衰減作用，使觀察到信號的放大及大信號的衰減作用，使觀察到 的波

21、形適中。在示波器的操作面板上，通常的波形適中。在示波器的操作面板上，通常 有可分別控制有可分別控制X X、Y Y兩方向的調(diào)節(jié)旋鈕。兩方向的調(diào)節(jié)旋鈕。X X掃描檔調(diào)節(jié)旋鈕掃描檔調(diào)節(jié)旋鈕Y1Y1衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕Y2Y2衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕1.1.觀察波形觀察波形 （校準(zhǔn)基準(zhǔn)方波信號（校準(zhǔn)基準(zhǔn)方波信號 譬如：譬如：1KHZ1KHZ、50mV50mV）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.2.測量交變電信號的電壓值測量交變電信號的電壓值讀數(shù)與計(jì)算：讀數(shù)與計(jì)算：讀其讀其y方向上的高度方向上的高度0.70722 2ppppUUUUdivVnUpp/3.3.測量交變電信號的周期與頻率值測量交變電信號的周期與頻率值divtnT/在在x x方向上讀其峰峰間距方向上讀其峰峰間距Tf1T4.4.測量兩交變電信號間的相位差值測量兩交變電信號間的相位差值TT202arcsin2xb5.5.設(shè)計(jì)并制作一個移相器設(shè)計(jì)并制作一個移相器 可通過電阻與電容組合后在交流電路中形成的相可