《電磁學實驗》教學大綱

1、電磁學實驗教學大綱課程名稱：電磁學實驗課程編號：總學時： 36學時適用對象：物理學本科專業(yè)一、教學目的與任務電磁學實驗課程的教學目的在于使學生加深對靜電場和靜磁場分布規(guī)律的認識，掌握電阻、電流、電壓、電動勢和磁場強度的外部測量方法；熟練使用檢流計、電流表、伏特表、直流電橋、交流電橋，電位差計等基本電磁學儀表。對實驗結(jié)果要求進行正確的分析，找出產(chǎn)生誤差的原因。二、教學基本要求實驗設計上以電磁學知識為基礎，適當加大綜合性和設計性實驗的內(nèi)容，教學中以學生主動操作為主，教師指導為副，應充分發(fā)揮學生在實驗中的主觀能動性，以鍛煉學生的綜合實驗技能。三、教學內(nèi)容及要求要求學生從下列實驗內(nèi)容中選做12個，共計

2、 36 學時。實驗一、制流電路與分壓電路實驗目的：1、 解基本儀器的性能和方法。2、 掌握制流與分壓兩種電路的聯(lián)接法方，性能和特點；學習和檢查故障的一般方法。3、熟悉電磁學實習的操作規(guī)程和安全知識。儀器和用具： 毫安表、伏特表、萬用表直流電源、滑線變阻器、電阻箱、開關、導線。實驗內(nèi)容：1、 用萬用表測劃線變阻器的全阻值。檢查滑動端移動時，滑動端的任固定端的電阻變化是否正常。2、 制流電路特性的研究。3、 分壓電路特性的研究。實驗二 、伏安法測電阻實驗目的：1、 學習由測量電壓,電流求電阻值的方法(伏安法)及儀表的選擇。2、 學習減小伏安法中系統(tǒng)誤差的方法。儀器和用具： 伏特計、安培計、檢流計、

3、滑線變阻器、直流電源待測電阻、開關和導線。實驗內(nèi)容：1、用內(nèi)接法和外接法測量二待測電阻的阻值，要求測量的不確定度小于5%。2、用補償法測量。實驗三、伏安法測二極管特性實驗目的：1、掌握分壓器和限流器的使用方法。2、熟悉測量伏安特性的方法。3、了解二極管的正向伏安特性。儀器和用具： 穩(wěn)壓電源、電流表、電壓表、滑線變阻器、可變電阻箱、開關、待測二極管。實驗內(nèi)容： 測量二極管的伏安特性。實驗四、靜電場的描繪實驗目的 ：1、學習用模擬法研究電場。2、描繪二種場結(jié)構(gòu)的等勢線。儀器和用具：靜電場模擬儀、電極、米尺和游標尺、開關和導線。實驗內(nèi)容：1、圓柱形電容器中等勢線分布的模擬測繪。 2、兩根無限長平行直

4、導線周圍等勢線分布的模擬測繪。實驗五、用惠斯通電橋測電阻實驗目的： 1、掌握惠斯通電橋測電阻的原理。2、學會正確使用箱式電橋測電阻的方法。3、了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。儀器和用具： 萬用電表、滑線變阻器、電阻箱、檢流計、直流電源、待測電阻、箱式電橋、開關和導線。 實驗內(nèi)容：1、用電阻箱.檢流計組成惠斯通電橋測量電阻器。 2、測量電橋的相對靈敏度。 3、使用箱式電橋測量。實驗六 、半導體熱敏電阻特性的研究實驗目的：1、研究熱敏電阻的溫度特性。2、掌握非平衡電橋的原理。3、了解半導體溫度計的結(jié)構(gòu)及使用方法。儀器和用具： 直流穩(wěn)壓電源、 電阻箱檢流計、 熱敏電阻、 溫度計、 滑線變阻器、 恒溫器

5、或杜瓦瓶、加熱器、微安表。實驗內(nèi)容：1、熱敏電阻溫度特性的研究。 2、熱敏電阻溫度計。 3、使用熱敏電阻溫度計測量溫度。實驗七 、用電勢差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻實驗目的： 1、掌握用電視差計測量電動勢的原理。 2、測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。儀器和用具 ：電勢差計、檢流計、校準電阻、電阻箱、劃線變阻器、標準電池、直流電源及待測干電池。實驗內(nèi)容：1、電流標準化的調(diào)節(jié)。 2、測量電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗八、用箱式電勢差計校正電表實驗目的：1、了解箱式電勢差計的結(jié)構(gòu)和原理。2、正確掌握箱式電勢差計的使用。3、運用箱式電勢差計校正電壓表（或電流表）。儀器和用具：箱式電勢差計、標準電池、直流電源、檢流計

6、、滑線變阻器、電阻箱、待校正電表、開關和導線。實驗內(nèi)容： 1、校準工作電流。2、校正電表。3、測量電勢差計的靈敏度。實驗九 、低電阻的測量實驗目的：1、掌握用伏安法測量電阻的方法。2、學習雙電橋測量低電阻的原理和方法。儀器和用具：電阻箱、安培計、毫伏計、標準電阻、檢流計、螺旋測微計、待測低值電阻、滑線變阻器、開關和導線。實驗內(nèi)容：1、 用伏安法測量粗銅線上長為L（50cm以上）一段的電阻。2、 用組裝雙電橋測量上述金屬線的電阻。3、 用箱式雙電橋測量上述金屬線的電阻。實驗十、 萬用表的整理與定標實驗目的：1、 掌握萬用表的基本原理和設計方法。2、 學習萬用表的組裝與定標。儀器和用具： 表頭(5

7、0微安或100微安)、直流電壓表、直流電流表、電阻箱、直流電源、交流電源、交流電壓表、插件板、各種電阻、萬用表、導線等。實驗內(nèi)容：1、 將一微安表頭（測限為I0）改裝成如下規(guī)格的萬用表。直流電流5mA，50mA。直流電壓5V，50V。交流電壓10V，50V。歐姆 1k，1。2、 校正萬用表（電壓、電流、歐姆各檔位）。實驗十一、 靈敏電流計特性的研究實驗目的：1、了解靈敏電流計的工作原理，并觀察在過阻尼、欠阻尼及臨界阻尼下的三種運動狀態(tài)。2、掌握測定電流計內(nèi)阻和靈敏度的方法。儀器和用具：靈敏電流計、直流電阻箱、直流電壓表、標準電阻器、直流電源、雙刀雙鄭開關、單刀開關、秒表。實驗內(nèi)容：1、 測定靈

8、敏電流計的自由振蕩周期。2、 觀察三種運動狀態(tài)，并確定臨界阻尼電阻。3、 測量靈敏電流計的內(nèi)阻和靈敏度。實驗十二、磁場的描繪實驗目的：1、 研究載流線圈軸線上磁場的分布，加深對畢奧薩伐爾定律的理解。2、 掌握感應法測磁場的原理和方法。3、 考察亥姆霍慈線圈的磁場的均勻 。儀器和用具：音頻信號發(fā)生器(具有功率輸出)、晶體管萬用表、亥姆霍慈線圈實驗裝置、待測線圈等。實驗內(nèi)容：1、 測量載流圓線圈的磁場沿軸線的分布。2、 圓電流周圍磁力線的描繪。3、 驗證磁場的疊加原理。4、 亥姆霍慈線圈中B/B=1%勻強區(qū)的描繪實驗十三、霍耳效應實驗目的：1、 觀察霍耳現(xiàn)象。2、 了解應用霍耳效應測量磁場的方法。

9、儀器和用具：霍耳效應儀（套裝）。實驗內(nèi)容：1、 確定霍耳元件的導電類型。2、 霍耳系數(shù)RH載流子濃度n，霍耳靈敏度kH的測量。3、 利用霍耳效應測定茲螺線管軸線上的磁場分布。實驗十四、用沖擊電流計測量螺線管內(nèi)軸線上的磁場分布實驗目的：1、 學習用沖擊法測量磁感應強度的原理和方法。2、 掌握沖擊電流計的使用方法。儀器和用具：沖擊電流計、螺線管、標準互感器、電阻箱、滑線變阻器、直流安培表、直流電源、開關。實驗內(nèi)容：1、 磁通沖擊常量的測定。2、 0的確定。3、 測螺線管內(nèi)軸線上磁場的分布。實驗十五、電子束的偏轉(zhuǎn)實驗目的：1、研究帶電離子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。2、了解電子束線管的結(jié)構(gòu)和原理。儀器

10、和用具：示波器、毫伏表、電子束線管測試板、直流電源、安培表、萬用表。實驗內(nèi)容：1、 研究和驗證示波管中電場偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。2、 研究和驗證顯象管中磁場偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。實驗十六、電子束的聚焦實驗目的：1、 研究帶電離子在電場和磁場中聚焦的規(guī)律。2、 了解電子束管的結(jié)構(gòu)和原理。3、 掌握測量電子比荷（又稱荷質(zhì)比）的一種方法。儀器和用具：示波器、電源、實驗板、螺線管用直流電源、直流電流表、高內(nèi)阻高壓量程電壓表。實驗內(nèi)容：1、 電場聚焦。2、 磁場聚焦和e/m的測定。實驗十七 綜合設計實驗實驗目的：學生根據(jù)實際情況自擬實驗內(nèi)容和實驗方案，自選實驗儀器，在征得實驗教師同意后獨立進行綜合性實驗，以鍛煉學生獨立實驗

11、操作能力和分析問題解決問題的能力。實驗儀器：學生自選實驗內(nèi)容：學生自擬2、擴展部分實驗十八 磁致伸縮系數(shù)的測定實驗目的：1、研究磁致伸縮系數(shù)與磁場強度的關系。2、掌握非平衡電橋的原理3、學習一種非電量的電測方法實驗儀器：電阻箱、檢流計直流電源、直流電流表、滑線變陰器、螺線管、電阻應變片、待測樣品、交流電表、調(diào)壓變壓器實驗內(nèi)容：1、交流退磁2、電阻應變片與磁致伸縮系數(shù)的測量3、非平衡電橋與的測量實驗十九 LRC電路的穩(wěn)態(tài)特性實驗目的：1、研究交流信號在LRC串聯(lián)電路中的相頻和幅頻特性2、學習使用雙蹤示波器，掌握相位差的測量方法3、復習、鞏固交流電路中的矢量圖解法和復數(shù)表示法實驗儀器音頻信號發(fā)生器

12、、雙蹤示波器、RLC實驗儀、電阻箱、標準電感、標準電容箱實驗內(nèi)容1、RC串聯(lián)電路幅頻特性測定2、RC串聯(lián)電路的相頻特性的測量3、RL串聯(lián)電路的幅頻特性的測定4、RLC串聯(lián)電路的相頻特性的測定實驗二十 LRC電路的暫態(tài)過程研究實驗目的：1、研究LRC電路的暫態(tài)特性2、加深L、R、C各元件在電路中的作用3、進一步熟悉使用示波器實驗儀器：示波器、方波發(fā)生器、RLC實驗儀、標準電感線圈、電容器、無感電阻箱實驗內(nèi)容1、RC電路暫態(tài)過程的觀測2、RL電路暫態(tài)過程的觀測3、RLC電路暫態(tài)過程的觀測實驗二十一 LRC電路諧振特性的研究實驗目的：1、研究和測量LRC串、并聯(lián)電路的幅頻特性。2、掌握幅頻特性的測量

13、方法。3、進一步理解回路Q值的物理意義。實驗儀器音頻信號發(fā)生器、RLC實驗儀、電阻箱、電感線圈、標準電容箱、交流毫伏表實驗內(nèi)容：1、測量LRC串聯(lián)電路的諧振特性2、分別用電壓諧振法和頻帶寬度法確定Q值3、LR與C并聯(lián)電路的實驗考查4、用最大電壓法測量LR與C并聯(lián)電路的Q值5、用頻帶寬度法計算LR與C并聯(lián)電路的Q值實驗二十二 地磁場水平分量測量實驗目的：1、學習測量地磁場水平分量的方法2、了解正切電流計的原理3、學習分析系統(tǒng)誤差的方法實驗儀器：地磁場實驗儀、電阻箱、直流穩(wěn)壓電源實驗內(nèi)容：測定地磁場的水平分量實驗二十三 用沖擊電流計測鐵磁物質(zhì)的磁化曲線實驗目的：1、學會用沖擊電流計測磁感應強度2、

14、掌握測定磁化曲線的方法實驗儀器：沖擊電流計、電阻箱、電流表、滑線變阻器、直流電源、調(diào)壓變壓器、待測磁環(huán)、開關實驗內(nèi)容：1、調(diào)節(jié)沖擊電流計的工作狀態(tài)2、對樣品進行退磁3、測定沖擊常量和磁通靈敏度4、測量磁化曲線實驗二十四 電子示波器的使用實驗目的：1、了解示波器的結(jié)構(gòu)和工作原理2、初步掌握通用示波器各個旋鈕的作用和使用方法3、學習利用示波器觀察電信號的波形，測量電壓、頻率和相位實驗儀器：通用示波器、音頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表、數(shù)字頻率計實驗內(nèi)容：1、觀察波形2、測量電壓值3、用“掃描速率”測頻率4、利用利薩如圖形測頻率5、利用利薩如圖形測量移相器的相伴差實驗二十五 鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的測試實

15、驗目的：1、了解用示波器測鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的基本原理2、進一步了解磁性材料的特性實驗儀器：音頻信號發(fā)生器、示波器、萬用表、標準互感器、電阻、電容實驗內(nèi)容：1、退磁2、對X軸定標3、對Y軸定標4、計算結(jié)果的誤差實驗二十六 交流電橋?qū)嶒災康模?、用交流電橋測量電感和電容及其損耗2、了解電橋平衡原理，掌握調(diào)節(jié)平衡的方法實驗儀器：電阻箱、晶體管毫伏表、音頻信號發(fā)生器、標準可變電容箱、標準電感、萬能電橋、待測電容和待測線圈實驗內(nèi)容：1、用自組電橋測電容、電感、損耗2、用萬能電橋測電容、電感、損耗四、學時分配和教學方式學時分配：實驗一、制流電路與分壓電路 3學時實驗二 、伏安法測電阻 2學時實驗三、伏

16、安法測二極管特性 2學時實驗四、靜電場的描繪 3學時實驗五、用惠斯通電橋測電阻 3學時實驗六 、半導體熱敏電阻特性的研究 3學時實驗七 、用電勢差計測量電池的電動勢和內(nèi)阻 2學時實驗八、用箱式電勢差計校正電表 3學時實驗九 、低電阻的測量 3學時實驗十、 萬用表的整理與定標 3學時實驗十一、 靈敏電流計特性的研究 3學時實驗十二、磁場的描繪 4學時實驗十三、霍耳效應 4學時實驗十四、用沖擊電流計測量螺線管內(nèi)軸線上的磁場分布 3學時實驗十五、電子束的偏轉(zhuǎn) 3學時實驗十六、電子束的聚焦 3學時實驗十七 綜合設計實驗 4學時2、擴展部分實驗十八 磁致伸縮系數(shù)的測定 3學時實驗十九 LRC電路的穩(wěn)態(tài)特性 3學時實驗二十 LRC電路的暫態(tài)過程研究 3學時實驗二十一 LRC電路諧振特性的研究 3學時實驗二十二 地磁場水平分量測量 3學時實驗二十三 用沖擊電流計測鐵磁物質(zhì)的磁化曲線 3學時實驗二十四 電子示波器的使用3學時實驗二十五 鐵磁物質(zhì)動態(tài)磁滯回線的測試 3學時實驗二十六 交流電橋 3學時教學方式：采用分組進行，每套儀器學生人數(shù)1-2人，實驗教師應使學生明確實驗的內(nèi)容和要求，在學生弄懂實驗原理的基礎上再行操作，學生