物理競賽實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)課件(電學(xué))

物理奧賽實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)2021/5/911實(shí)驗(yàn)競賽的基本知識(shí)

物理競賽考題是“基于教材、高于教材”，“題在書外、理在書中”，要求同學(xué)們把所學(xué)到的物理知識(shí)靈活應(yīng)用。2021/5/92

1.1物理實(shí)驗(yàn)競賽的基本要求：實(shí)驗(yàn)前：

明確實(shí)驗(yàn)要求，了解儀器性能；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，掌握注意事項(xiàng)；想好操作步驟，設(shè)計(jì)記錄表格。2021/5/93實(shí)驗(yàn)中：仔細(xì)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，正確使用實(shí)驗(yàn)儀器；保證滿足實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣；認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，客觀記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果；合理作出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2021/5/941.2儀器讀數(shù)方法：

1、基本規(guī)則：測量儀器的誤差出現(xiàn)在哪一位，測量數(shù)據(jù)就讀到哪一位。2、數(shù)字化儀表和準(zhǔn)數(shù)字化儀表，不估讀，直接記錄全部數(shù)字。（游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱等）3、分度式器具，如米尺、天平、模擬電表等，按最小分格的1/2、1/5、1/10估讀。2021/5/951.3實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求內(nèi)容：

1.實(shí)驗(yàn)題目

2.實(shí)驗(yàn)要求

3.實(shí)驗(yàn)儀器

4.實(shí)驗(yàn)原理(基本原理說明，公式推導(dǎo)，儀器原理圖、光路圖、電路圖等)

2021/5/96操作要點(diǎn)按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分步驟寫出。說明:組裝什么儀器；調(diào)整什么東西，調(diào)整到什么狀態(tài)；測什么物理量，如何測量。應(yīng)采取什么安全措施等。2021/5/976.數(shù)據(jù)記錄與處理必要的實(shí)驗(yàn)條件記錄（如室溫、氣壓、濕度等)；觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；測量數(shù)據(jù)記錄（一般用列表法，應(yīng)有數(shù)據(jù)表格）；數(shù)據(jù)處理應(yīng)寫出具體計(jì)算公式、數(shù)據(jù)代入過程；不確定度估算；最后給出測量結(jié)果表達(dá)。注意有效數(shù)字及單位。7.分析實(shí)驗(yàn)過程與誤差來源，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2021/5/981.4實(shí)驗(yàn)類型

實(shí)驗(yàn)有兩類，一類是常規(guī)實(shí)驗(yàn)，主要考查實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，看你能否順利完成；另一類考察你的創(chuàng)新能力和發(fā)散性思維能力，看你能否將平時(shí)所學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力有機(jī)地結(jié)合起來，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器具，自己設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，完成給定的測量任務(wù)。2021/5/992電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)：2.1基本操作要點(diǎn)：合理布局，正確連線；易于觀察，操作方便；認(rèn)真檢查，保證安全；仔細(xì)調(diào)節(jié)，觀察現(xiàn)象；測量數(shù)據(jù)，恢復(fù)原狀.

2021/5/9102.2基本器具：一、電表：分模擬電表和數(shù)字電表。

1、模擬電表①規(guī)格：量程、內(nèi)阻、準(zhǔn)確度。②特點(diǎn)：指針式，直觀定性，準(zhǔn)確度稍差。2021/5/911

③面板標(biāo)識(shí)。

④用法：正確放置，零位校準(zhǔn)，極性正確，聯(lián)接方式，視差校正，注意讀數(shù)方法。2021/5/9122、數(shù)字電表①規(guī)格：量程、內(nèi)阻（輸入阻抗）、準(zhǔn)確度。②特點(diǎn)：數(shù)字式，讀數(shù)準(zhǔn)確誤差小，取樣時(shí)間內(nèi)求平均值。③用法：a)電表電源正常；

b)選擇功能量程；

c)注意保證安全；

d)用完關(guān)閉電源。2021/5/913

3、檢流計(jì)用于檢查電路中是否通過電流，常使用模擬電表。其內(nèi)阻較?。◣资畘幾千歐姆），可測很小的電流（10-6~10-12）。常用于檢驗(yàn)電路是否平衡。數(shù)字電壓表20mV～200mV檔可作為電壓平衡指示儀表使用

(在電橋平衡時(shí)就用到了)

2021/5/914

4、萬用表：

a）結(jié)構(gòu)b）用法：選用合適的測量檔位與量程注意正負(fù)極（模擬表）歐姆調(diào)零（模擬表），中值電阻電壓測量要求內(nèi)阻>>測量點(diǎn)間電阻。是否必須？用完后置于高電壓檔（模擬表。數(shù)字表關(guān)電源）。2021/5/915二、電阻：1、固定電阻常用的有：碳膜電阻（剩余噪聲大），金屬膜電阻（剩余噪聲?。?，線繞電阻（剩余噪聲最小，體積大）。2、滑線電阻①規(guī)格：總阻值、額定電流。②用途：a)作為電位器和可變電阻使用。b)電源控制與調(diào)節(jié)器件（分壓與限流；附：混合調(diào)節(jié)）2021/5/9163、電阻箱①規(guī)格：總阻值；額定電流；準(zhǔn)確度；調(diào)節(jié)范圍。②基本誤差（不確定度）a%+Mb/R其中a:準(zhǔn)確度等級(jí)；R：測量示值；b：使用旋鈕數(shù)；M：每旋鈕最大允許接觸電阻（一般應(yīng)為0.002歐姆）。合格的0.1級(jí)電阻箱零值電阻應(yīng)不大于0.035歐姆。③使用與讀數(shù)方法。4、標(biāo)準(zhǔn)電阻～四端電阻2021/5/917三、電源：1、干電池干電池屬于化學(xué)電池，常見的有：鋅錳電池；鎳氫電池；鋰電池。2、鉛酸蓄電池3、交流電源（市電，信號(hào)源）4、直流穩(wěn)壓電源（面板結(jié)構(gòu)）。5、優(yōu)缺點(diǎn)比較：①便攜性；②穩(wěn)定性；③經(jīng)濟(jì)性（可重復(fù)利用性）2021/5/918四、信號(hào)發(fā)生器：

提供某種確定波形的交變信號(hào)源，一般帶負(fù)載的能力較差。1、頻率可調(diào)，可直接讀出頻率（0.1～2×106Hz）；2、輸出電壓可調(diào)；3、輸出波形可調(diào)（正弦波、三角波、鋸齒波、方波可選）；4、面板結(jié)構(gòu)與使用方法2021/5/919五、示波器面板結(jié)構(gòu)與使用方法2021/5/9202.3電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本規(guī)則

布置儀器的原則是：走線合理，操作方便，易于觀察，實(shí)驗(yàn)安全。應(yīng)將需要經(jīng)常操作和讀數(shù)的儀器放在近處，其它儀器放在遠(yuǎn)處，高壓電源遠(yuǎn)離人身。連線原則是：先接電路，后接電源；先斷電源，后拆線路。從電源正極開始按回路對點(diǎn)接線。接線時(shí)應(yīng)充分利用電路中的等電位點(diǎn)，以免在一個(gè)接線柱上接入過多的導(dǎo)線。2021/5/921

接好電路后，先不要通電，經(jīng)認(rèn)真檢查確認(rèn)無誤后再接通電源。通電前，控制電路中的滑線電阻器應(yīng)處于輸出電壓最小的位置。接通電源時(shí)，先將電源開關(guān)作瞬時(shí)點(diǎn)接觸一下，觀察實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有無異常。如無異常，才能閉合開關(guān)，否則就需找出原因并排除之?？傊?，一般操作過程可概括為：

手合開關(guān)，眼觀全局，先看現(xiàn)象，后讀數(shù)據(jù)。

2021/5/9223.電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法3.1替代法

3.2比較法如電橋測電阻3.3差值法如電壓比對

3.4補(bǔ)償法如電位差計(jì)測電阻2021/5/9234.電磁學(xué)基本實(shí)驗(yàn)

4.1測定直流電源的參數(shù)并研究其輸出特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、用伏安法測量干電池的輸出電壓隨電流變化的規(guī)律，并測出電池的電動(dòng)勢及內(nèi)阻。

2、測量電池的負(fù)載功率特性。

3、學(xué)習(xí)用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2021/5/924二、實(shí)驗(yàn)器具

干電池一節(jié)；數(shù)字電壓表兩塊；電阻箱；定值電阻；開關(guān)；導(dǎo)線等。2021/5/925三、教學(xué)內(nèi)容

1、主要特性參數(shù)①電動(dòng)勢；②等效內(nèi)阻；③容量（AH，一般以20小時(shí)放電率表示）；④溫度特性；⑤時(shí)間特性；⑥負(fù)載功率特性。2、特性參數(shù)的表達(dá)方法參數(shù)法；列表法；圖示法。2021/5/9263、測量干電池輸出的

特性，并測量電動(dòng)勢E和等效內(nèi)阻r。①電源之簡化：②內(nèi)、外接之比較：③測量結(jié)果之處理：a)圖示與圖解法

在直角坐標(biāo)紙上描出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，連成直線。求出斜率和截距，即可得到干電池的內(nèi)阻r和電動(dòng)勢E。

由最小二乘法可知，擬合直線必過（）點(diǎn)?？蓳?jù)此畫擬合直線。2021/5/927

b)用最小二乘法處理數(shù)據(jù)

c)開路電壓與短路電流由a)中求出直線在縱、橫軸上之截距，分別是與，則2021/5/9284、測量干電池的負(fù)載功率特性①取一定值電阻做保護(hù)電阻；②電流的測量。測出定值電阻上的電壓，即得電流；如使用電流表，則量程變化會(huì)導(dǎo)致電阻的變化。③對應(yīng)電源的內(nèi)阻為；④從逐漸增加到，測量電流與電壓；在接近時(shí)多測幾個(gè)點(diǎn)。⑤作曲線；⑥從曲線上找出最大值對應(yīng)的，這就是。與前面所測的值比較。

2021/5/929四、注意事項(xiàng)

五、易出現(xiàn)問題2021/5/9304.2實(shí)驗(yàn)十四磁電式直流電表的改裝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、了解磁電式直流電表的基本結(jié)構(gòu)和使用方法；

2、學(xué)習(xí)擴(kuò)大電表量程的方法，了解多用電表的改裝原理。

3、學(xué)習(xí)電表的校準(zhǔn)方法。2021/5/931二、實(shí)驗(yàn)器具待改裝的磁電式直流電表的表頭；數(shù)字萬用電表（用做標(biāo)準(zhǔn)表）；電阻箱；可變電阻（變阻器或電位器）；直流穩(wěn)壓電源；開關(guān)；導(dǎo)線等。2021/5/932三、教學(xué)內(nèi)容1、電表的擴(kuò)程原理與方法

①電壓表；②電流表。2、表頭內(nèi)阻的測量

①表頭的特點(diǎn)：內(nèi)阻大，滿量程電流小。

②替代法測內(nèi)阻：測量精度受電表和標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的準(zhǔn)確度限制。

③定壓半偏法；④定流半偏法；⑤其他方法：伏安法；電橋法；電位差計(jì)等。2021/5/9333、電表校準(zhǔn)

①相對真值與相對標(biāo)準(zhǔn)具

②校準(zhǔn)方法：a)零點(diǎn)校準(zhǔn)；

b)滿量程校準(zhǔn)；

c)刻度線校準(zhǔn)：校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)：11~21個(gè)；升降各校準(zhǔn)一次；調(diào)準(zhǔn)改裝表，讀標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)。計(jì)算平均值與變差。③作校準(zhǔn)曲線，以改裝表讀數(shù)為橫軸，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)平均值與改裝表讀數(shù)之差為縱軸，作校準(zhǔn)曲線（相鄰兩點(diǎn)之間以折線連接）。

④估計(jì)改裝后的準(zhǔn)確度等級(jí)。2021/5/934

③作校準(zhǔn)曲線，以改裝表讀數(shù)為橫軸，標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)平均值與改裝表讀數(shù)之差為縱軸，作校準(zhǔn)曲線（相鄰兩點(diǎn)之間以折線連接）。

④估計(jì)改裝后的準(zhǔn)確度等級(jí)。其中最大絕對誤差:

2021/5/935

4、用電位差計(jì)校準(zhǔn)時(shí)的分壓措施與取樣方法。5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

①測定表頭內(nèi)阻；

②改裝電表并校準(zhǔn)之（電流表5mA,電壓表3V）；③確定改裝后電表的準(zhǔn)確度等級(jí)。2021/5/936四、注意事項(xiàng)五、實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)的問題2021/5/937

附:電表內(nèi)阻的測量（1）伏安法(內(nèi)接法,外接法)電壓表內(nèi)阻測量電流表內(nèi)阻測量VμAVμA2021/5/938

（2）電橋法:待測電阻作為橋臂電阻置于一橋臂.（3）恒流半偏法

↑ARnRsRg2021/5/939

（4）恒壓半偏法A↑Rg=R2-2R12021/5/940（5）從恒壓半偏法引出串聯(lián)半偏法認(rèn)為電源電動(dòng)勢不變，內(nèi)阻可忽略）.（6）替代法（恒壓替代法，恒流替代法）A↑A↑VV2021/5/941

（7）并聯(lián)半偏法（從恒流半偏法引出，認(rèn)為電路電流不變，此條件不易達(dá)到）。當(dāng)?shù)刃щ娐穬?nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻時(shí)，可以作此近似。2021/5/9424.3測量非線性元件的伏安特性

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、學(xué)習(xí)測量非線性元件的伏安特性，了解進(jìn)行伏安法測量時(shí)兩種電表的連接方法和接入誤差；

2、學(xué)習(xí)用數(shù)字萬用電表測量二極管的導(dǎo)通電壓，學(xué)習(xí)測量二極管的伏安特性。

3、了解二極管的單向?qū)щ娦院头€(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性。

4、了解白熾燈的伏安特性。2021/5/943二、實(shí)驗(yàn)器具

數(shù)字萬用電表兩塊；電阻箱；滑線變阻器兩個(gè)；直流穩(wěn)壓電源；二極管，穩(wěn)壓二極管；小白熾燈泡；開關(guān)；導(dǎo)線等。2021/5/944三、教學(xué)內(nèi)容

1、伏安特性，非線性元件2、電表的連接方法和接入誤差

①內(nèi)接法；②外接法。

3、半導(dǎo)體二極管①半導(dǎo)體二極管的基本結(jié)構(gòu)；②半導(dǎo)體二極管的伏安特性；2021/5/945③半導(dǎo)體二極管的特性參數(shù)半導(dǎo)體二極管的特性參數(shù)有正向?qū)妷?、反向擊穿電壓和最大工作電流?/p>

正向?qū)妷菏峭ㄟ^半導(dǎo)體二極管的電流為一毫安時(shí)所加的正向電壓。反向擊穿電壓是通過半導(dǎo)體二極管的電流為一毫安時(shí)所加的反向電壓。最大工作電流是二極管正常工作時(shí)允許通過的最大正向平均電流。④穩(wěn)壓二極管2021/5/946四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用數(shù)字萬用電表測量二極管的導(dǎo)通電壓和正、反向電阻

2、用伏安法測量半導(dǎo)體二極管的伏安特性

3、用伏安法測量小白熾燈泡的伏安特性

4、在坐標(biāo)紙上作出二極管的伏安特性，用圖解法求出二極管的正向?qū)妷?021/5/947

5、在坐標(biāo)紙上作出小白熾燈泡的伏安特性，求出室溫下的燈絲電阻。

6、白熾燈泡的電壓與電流之間有關(guān)系：

驗(yàn)證上式并求出K和n(將上式取對數(shù)，得作關(guān)系圖線，其斜率為n,由截距可求出K)。2021/5/948五、注意事項(xiàng)六、實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)的問題

2021/5/9494.4惠斯頓電橋測電阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、了解一般橋式電路的特點(diǎn)，掌握惠斯通電橋的基本結(jié)構(gòu)和測量原理；

2、掌握惠斯通電橋的使用方法。3、了解電橋靈敏度的概念，估算由此產(chǎn)生的不確定度B類分量。4、練習(xí)對測量電路系統(tǒng)誤差的簡單校正。2021/5/950二、實(shí)驗(yàn)器具

滑線式電橋板，檢流計(jì)（AC5/4型），電阻箱，滑線變阻器；QJ23型箱式電橋；數(shù)字萬用電表，電阻箱三個(gè)；直流穩(wěn)壓電源，開關(guān)，導(dǎo)線等2021/5/951三、教學(xué)內(nèi)容

1、電橋結(jié)構(gòu)與測量原理

（1）常見的幾種電橋平衡時(shí)Rx/R0=Cx/C0=R1/R2Lx=R1R4C3Rx＝R1R4/R3電容電橋麥克斯韋電橋↑RxR0R2R1●CxC0●↑RxR3R1R4LC2021/5/952

（2）組合電橋方法因?yàn)镽x=(R1/R2)R0,所以只要有一小電阻和一可準(zhǔn)確分壓的分壓器即可。板式惠斯頓電橋：用一根1米長的均勻電阻絲分壓，分壓比等于長度比。組合電橋：用兩個(gè)已準(zhǔn)確知道阻值的電阻分壓或兩個(gè)電阻箱分壓（電阻箱阻值準(zhǔn)確）。如用滑線變阻器（或電位器）分壓，因?yàn)槠浞謮罕葻o法準(zhǔn)確知道，必須用互換法（復(fù)稱法）進(jìn)行測量。亦可用替代法2021/5/953

2.電橋靈敏度估算在平衡狀態(tài)，將某一橋臂電阻值R改變△R，檢測計(jì)指針偏轉(zhuǎn)n格，則電橋靈敏度為：S=n/(△R/R)由此可估算由于電橋靈敏度引起的誤差（不確定度）△Rx/Rx=0.2/S

(數(shù)字式分辨率取最小單位1,指針式分辨率取0.2格)2021/5/9543、儀器介紹（a）組合電橋①結(jié)構(gòu)；②減小誤差的方法（提高電橋靈敏度；交換測量法；替代法）（b）檢流計(jì)①結(jié)構(gòu)；②使用方法。（c）箱式電橋：

①結(jié)構(gòu)；②使用方法；③不確定度。2021/5/9554、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（a）滑線式電橋測電阻

①測電阻；②測電橋靈敏度；③交換測量。（b）箱式電橋測電阻（c）計(jì)算電阻并估算結(jié)果的不確定度。2021/5/956

四.應(yīng)用a)測未知電阻b)測檢流計(jì)（或微安表）內(nèi)阻c)非平衡電橋：在平衡點(diǎn)附近，由△n→△R→壓力、溫度、光強(qiáng)等的變化（可轉(zhuǎn)換為電阻變化）。d)注意待測電阻的額定電流2021/5/957五、注意事項(xiàng)：

六、實(shí)驗(yàn)中易出現(xiàn)的問題2021/5/958例1：有干電池三節(jié)，檢流計(jì)一只，標(biāo)準(zhǔn)電阻箱一個(gè)，電位器一個(gè)，開關(guān)，導(dǎo)線等，欲測一未知電阻，請?jiān)O(shè)計(jì)電路并測量之。2021/5/9594.5觀測電容特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、觀察電容的充放電現(xiàn)象，了解電容特性；

2、進(jìn)一步熟悉示波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表等儀器儀表的使用；3、根據(jù)電容容抗的頻率特性測量電容量。2021/5/960二、實(shí)驗(yàn)器具示波器，信號(hào)發(fā)生器，數(shù)字萬用電表，電阻箱，直流穩(wěn)壓電源，電容器兩個(gè)（幾十微法和零點(diǎn)零幾微法各一個(gè)），開關(guān)，導(dǎo)線等。2021/5/961三、實(shí)驗(yàn)原理

1、電容器（1）結(jié)構(gòu)（2）主要參數(shù)：電容量；額定工作電壓。

2、RC電路充放電特性（1）充電過程（2）放電過程令，稱為電路的時(shí)間常數(shù)。2021/5/962

3、用示波器觀察RC電路充放電過程

4、用正弦波作電源時(shí)的充放電過程（1）電容上電壓與電流的位相關(guān)系：ZC=1/(ωC)，電流超前電壓π/2位相。（2）電容阻抗和頻率的關(guān)系

由此可得電容量C。這時(shí)電壓取有效值。2021/5/963四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、用數(shù)字萬用電表的直流電阻檔觀察RC電路充放電過程

2、用示波器觀察RC電路充放電過程

3、根據(jù)電容容抗的頻率特性測量電容量五、注意事項(xiàng)

1、使用示波器測量電壓的基本方法。

2、用示波器測量波形時(shí)，注意共地連接。2021/5/964

（6）高阻測量（＞1MΩ）a)伏安法；b)電容放電法；c)電橋法RxVRVC°°°°°°°CV°RxRV2021/5/965

（7）低電阻測量

a)伏安法；

b)電壓比較法；RVRxVR1R22021/5/966例1：有干電池三節(jié)，檢流計(jì)一只，標(biāo)準(zhǔn)電阻箱一個(gè)，電位器一個(gè)，開關(guān)，導(dǎo)線等,欲測一未知電阻，請?jiān)O(shè)計(jì)電路測量之。解：①比較法：電路如右，平衡時(shí)有Rs=R1應(yīng)有：U/E=Rx/(R1+Rx)將Rs與Rx互換位置，調(diào)Rs至R2,平衡，應(yīng)有U/E=R2/(R2+Rx).兩者聯(lián)立，得：

Rx=√R1R2E↑URsRx2021/5/967

②替代法：仍用上電路，但Rs用電位器Rn代替。調(diào)Rn使電路平衡.然后保持Rn不變，將Rx用Rs代替，調(diào)整Rs使電路再次平衡，則必有Rx＝RsE↑URnRx2021/5/968

③電橋法（自組橋）：使Rs接近Rx的估計(jì)值，調(diào)整Rn，使電路平衡，記下Rs＝R1；將Rx與Rs互換位置，保持Rn位置不變，調(diào)Rs＝R2時(shí)電路平衡，則Rx=√R1R2

↑RsRnRx2021/5/969附：電容的幾種測量方法：

1.電容上電壓與電流的位相關(guān)系：

ZC=1/(ωC)電流超前電壓π/2位相。

2021/5/970

2.電容測量：

a)比較法（電流),由U=I/(2πυC)=IZC

所以C=I/(2πυC).保持U、V不變，則電流正比于電容量。Cx=(Ix/I0)C0,為消除分布電容影響，可作I～C曲線，測出Cx時(shí)的Ix，從圖中內(nèi)插出來。C0Cx～V～mA～°°°2021/5/971

×ICCxIxO××××2021/5/972

b)電壓比較法：串聯(lián)電路電流處處相等，故：

所以注意：交流電表的頻率范圍，內(nèi)阻；可使用晶體管毫伏表。2021/5/973c)電容電橋法：平衡時(shí)

↑RxCxCsRsR1R22021/5/9744、充電放電法（1）充電時(shí)（2）放電時(shí)2021/5/9754.6

黑盒子實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、學(xué)習(xí)依據(jù)不同類型電學(xué)元件的特性對元件進(jìn)行判別；

2、進(jìn)一步熟悉示波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表等儀器儀表的使用；3、培養(yǎng)設(shè)計(jì)檢測步驟和綜合分析推理的能力2021/5/976二、實(shí)驗(yàn)器具示波器，信號(hào)發(fā)生器，數(shù)字萬用電表，電阻箱，黑盒子（內(nèi)部密封待測元件），開關(guān)，導(dǎo)線等2021/5/977三、基本測量與分析方法：

1、什么是黑盒子實(shí)驗(yàn)黑盒子是判定電學(xué)元件實(shí)驗(yàn)中使用的密封元件盒，盒里的元件可能有：干電池，定值電阻，電容器，半導(dǎo)體二極管等。盒外只有幾個(gè)接線端。各元件連接在接線端上，兩個(gè)接線端之間最多接一個(gè)元件，也可能為開路（斷路）或短路。元件之間不連成并聯(lián)回路，所以元件的分布應(yīng)該是唯一的。實(shí)驗(yàn)過程不得打開黑盒子，要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和檢測步驟，判定盒里元件2021/5/9782、基本的測量與分析方法：

（1）根據(jù)題目所給條件，確定盒子內(nèi)元件種類及結(jié)構(gòu)。（2）確定盒子里有無干電池，位置何處用電壓表測各接點(diǎn)間電壓并記錄。如各接點(diǎn)間有電壓，找出其中電壓最大的兩個(gè)接線柱，則電源應(yīng)在它們中間。且可確定電源極性。如未給電壓表或萬用表，則可能需用電流表組裝一個(gè)電壓表（量程可不準(zhǔn)確）2021/5/979（3）確定盒子里有無二極管，位置何處如兩接線柱間無電壓，則可用萬用表歐姆檔測電阻，須正反測量兩次并記錄。以判定電路中有無二極管。如果正反兩次測得的電阻值差別很大，則可以判定盒中元件為二極管，并可確定它的正負(fù)極。如果正反兩次測得的電阻值相等，則可以斷定所測元件是電阻。2021/5/980注意歐姆檔用法：①量程合適（測量時(shí)指針在中間部位）②用前調(diào)零③不能測有源器件（電路中有電壓時(shí)不能測電阻）

④為防電容上電荷影響，測電容前，可將對應(yīng)接線柱短接一下。2021/5/981（4）確定盒子里是否有電容器，位置何處利用電容的充放電特性確定電容。測電阻時(shí)如指針偏轉(zhuǎn)一下后又回到平衡位置（∞），說明電路里有電容起作用，確定電容的最可能位置。如果使用數(shù)字萬用電表來測量，應(yīng)使用較高的電阻量程檔（數(shù)千歐以上），接通時(shí)看到示值逐漸增大，直到超量程，短路放電后重復(fù)檢測，均有此現(xiàn)象出現(xiàn)，說明該兩接線柱間有電容。

確定電容的位置：充放電現(xiàn)象最明顯的兩個(gè)接線柱之間。無法用測電阻的方法來大致判斷電感的位置。有電阻的地方都可能是電感。2021/5/982

（5）必要時(shí)，可將適當(dāng)位置短路，以確定元件種類和位置。（6）在適當(dāng)?shù)牡胤酵ㄒ越涣餍盘?hào)，測量相關(guān)接點(diǎn)的交流電壓（交流電壓顯示值會(huì)受到直流電壓的影響），調(diào)整頻率，根據(jù)各接點(diǎn)間電壓的變化關(guān)系分析電容、電感的位置（頻率增大時(shí)，電容阻抗減小，電感阻抗增大）。2021/5/983例1.黑盒子中有三個(gè)元件：電阻，電容，二極管。四個(gè)接線柱中1～3,2～4間無跨接元件，求內(nèi)部結(jié)構(gòu)。儀器：萬用電表2021/5/984

解：四個(gè)接線柱，三個(gè)元件，且無交叉連接。必有兩個(gè)接線柱間可能開路或短路，其它三對接線柱間依次連接三個(gè)元件，共有20種接法。因盒中無電源，可直接測各接線柱間電阻。每次測電阻前，將對應(yīng)接線柱短接一下，以消除以前充電的影響。2021/5/985

測試方式現(xiàn)象及電阻測試方式現(xiàn)象及電阻

1＋～2－無充放電200Ω

2＋～3－無1.3

k

（無200Ω）（有∞）

1－～2＋無200Ω2－～3＋有∞

（無200Ω）（有∞）1＋～3-無1k

2＋～4－無200Ω

（有∞）（無∞）

1－～3+有∞

2－～4＋無200Ω

（有∞）（有∞）

1＋～4－無0

3＋～4－有∞

（無∞）（無∞）

1－～4＋無0

3－～4＋無1k

（有∞)（無1k）表中1＋～2－指萬用表黑表筆接1，紅表筆接2。

2021/5/986分析：①從測試結(jié)果看，接線柱1～4間電阻為零，顯然它們短接。②接線柱1～2間正反電阻均為200Ω,2～4結(jié)果相同，與接線柱3相組合的接法中正反向電阻均不等（除無窮大），則二極管必與3相連。1～2間應(yīng)為一個(gè)200Ω電阻。③接線柱3應(yīng)接有一電容和一個(gè)二極管。當(dāng)接線柱3接電表電池正極時(shí)，電阻無窮大；接電表電池負(fù)極時(shí)，有導(dǎo)通電阻，故接線柱3接二極管n極（負(fù)極）。2021/5/987④由1＋～3－與2＋～3－電阻值可見，R2＋～3－＞R1＋～3－，所以接線柱1～3間只有二極管，而2與3間除有二極管外，還有電阻。所以，二極管接于3～4之間⑤電容只能在2～3之間具體接法如右圖：1234RC2021/5/988

例2.同上題，測試結(jié)果如紅筆所示。分析：①1～2接線柱間正反電阻相等增，均為200Ω，可知其間接一個(gè)200Ω電阻。②1～3,1～4,2～3,2～4正反電阻均無窮大，這只有在2～3,1～4間一個(gè)地方是電容，一個(gè)地方開路才有可能。所以3～4間應(yīng)為二極管。2021/5/989③由于R3＋～