物理電學(xué)設(shè)計性實驗課件

物理電學(xué)設(shè)計性實驗物理實驗中心第9實驗室【目的】根據(jù)已學(xué)電路知識能夠通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，從而達到鞏固和靈活運用所學(xué)知識的目的?！局攸c】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、測量與誤差：誤差分析的目的就是評定實驗數(shù)據(jù)的精確或誤差，通過誤差分析，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，還可進一步改進實驗方案。在實驗中注意哪些是影響實驗精確度的主要方面，這對正確地組織實驗方法、正確評判實驗結(jié)果和設(shè)計方案，從而提高實驗的精確性具有重要的指導(dǎo)意義。誤差：測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），多次測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或者按一定的規(guī)律變化，這種誤差【實驗提供儀器】1.直流穩(wěn)壓電源0~15V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：1、10、51、100（2個）、200、1K、2K、10K（2個）、1M(歐)滑線變阻:1K、10K、100K（歐）電容：0.022F、0.1F、1F、10F、470F（2個）電感線圈：10mH二極管（4個）、穩(wěn)壓二極管（6.2V）燈泡：12V/0.5A微安表：（0～100uA）電位器短接橋和連線導(dǎo)線實驗用9孔插件方塊【可做相關(guān)實驗】電路元件伏安特性的測繪基本電路的測量基本儀器的使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)電路的研究原件參數(shù)的測量電路混沌效應(yīng)

級別選擇：

根據(jù)基本誤差的大小，可把電表分為不同的準確度等級。準確度等級一般為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級表多用來作標準表校準其它電表，0.5級多用于精確度較高的測量中。電表準確度越高，測量誤差越小，但儀器也越容易損壞，所以應(yīng)根據(jù)實驗誤差要求選擇合適的級別。

量程的選擇：

電表的相對誤差公式：

E=

根據(jù)誤差公式得知工作狀態(tài)中電表的實際指示值越接近量程，電表帶來的誤差越小，所以一般要求電表實際指示值要達到滿偏刻度的2/3以上以此來減少電表帶來的誤差，但要注意不要超出所選量程。二、數(shù)據(jù)表格的制作要測繪各種元件的伏安特性曲線，一定要了解元件的特性，才能選擇正確的實驗方法，適合的監(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通過坐標原點的直線，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.

一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)時，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“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1-1中b曲線所示。3.一般的半導(dǎo)體二極管是一個非線性電阻元件，其特性如圖1-1中c曲線。正向壓降很小（一般的鍺管約為0.2～0.3V，硅管約為0.5～0.7V)，正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流增加很小，粗略地可視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會導(dǎo)致管子擊穿損壞。

圖1-3元件伏安特性曲線

實驗數(shù)據(jù)表格：1.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3.測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性正向特性實驗數(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正向特性實驗：

實驗報告1.根據(jù)各實驗數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。（其中二極管和穩(wěn)壓管的正、