1、电学基础实验,刘纪元 18号作业箱,物理学是一门实验科学，发现新的物理现象、探索物理规律、验证物理理论等都离不开实验，在整个物理学的发展过程中物理实验一直起着十分重要的作用，离开了实验，物理学就变得苍白无力，不可能得到发展。大学物理实验课具有其他课程无法替代的重要性,必须重视大学物理实验，学好大学物理实验。那么怎样才能学好大学物理实验课呢？要求严格做到以下几点：,做好预习在规定的时间内熟悉仪器的使用并完成测量任务，对大多数同学来说不是一件轻松的事。实验预习的好坏是能否做好物理实验的关键。做好预习一方面可以避免损坏仪器和出现安全问题，另一方面能够在课上高质量地完成实验，以提高学习的效率和兴趣。
2、独立完成实验操作同学们一定要克服依赖心理，尽可能独立完成实验。发现问题首先要独立地进行思考，实在解决不了再求助教师，教师的指导只是启发式的，同学们通过实验培养独立工作的能力是本课程的任务之一。,认真处理数据，高质量地完成实验报告数据处理的过程是发现物理规律和验证物理定律的过程。同学们应本着科学的精神，如实地记录数据，认真处理数据。实验报告是对整个实验的记录和总结。一份好的实验报告应简明、完整、准确地记录实验条件、原理 、过程 、现象 、实验数据及数据处理等。练习写好实验报告的目的就是为了今后写好科研报告打下基础。,理解和遵守实验室的各项规定实验课和理论课的重要区别之一是他不能在宿舍和自习室通过
3、自学完成。学生要在实验室里和各种实验仪器打交道。为了保护公共财产，防止出现安全事故，实验室做出了相应的规定和要求，希望同学们能理解并自觉遵守。,1.学习万用表、电阻箱等基本电学仪表的一般知识2.掌握电学实验的基本操作技能,实验目的,实验仪器,万用表 稳压电源 电压表 电流表（安培表） 电阻箱 变阻器等,电源,电源分为交流电源和直流电源两大类。我们日常使用的交流电源主要是民用的交流220V，俗称市电。直流电源主要是指各种干电池、蓄电池和由交流电变换获得的直流电。科研生产、实验室和家用电器中大量使用的直流电源，是把交流电经过降压、整流、滤波、调整后得到的直流稳压电源。,直流稳压电源的使用方法,DH
4、1718D电源可以分成两组独立电源单独工作，每一组电源既可作为稳压电源使用,也可作为稳流电源使用。,输出功能的选择，由面板中部左右的两个“功能切换按钮”来控制。按压该按钮，当它处于凸出状态时，该电源就作为稳压电源使用。按钮按下时，就电源作为直流稳流电源使用.本实验只用稳压电源。顺时针转动“电压调节”旋钮，可使输出电压逐渐增大；反之亦然。输出电压的大小数值，可由面板上的电表的电压刻度线直接读出。需要注意的是，和稳压电源使用情况不同，作为稳流电源使用，在调节电流大小时，必须把负载接上，并使整个电路导通，使电路中有电流流动的情况下，才可以用电流调节旋钮来改变输出电流的大小。,万用表万用表的基本功能是
5、测量电压、电流和电阻。可分为模拟式和数字式两大类，实验用数字式万用表（见图）,数字式万用表使用方法：,1输入端的选择和连接数字式万用表一般有四个输入端， 其中“COM”是公共端，万用表作任何功能测量时，都要使用这一输入端。“V/”输入端是用于电阻和电压测量的。专用于电流测量的输入端口有两个，分别用作小电流测量,如200mA以下，和大电流测量，如10A，有的表为20A。测量时，黑测试表笔插入 “COM”，红表笔按测量目的，可插入到其它三个输入端口之一中。 2. 测量前应先把万用表置于合理的量程档上测量交直流电流或电压前，应把功能开关预先置于该项目的最大量程处。,3测量测量直流电流或电压时，红表笔
6、接被测电量的“+”极或高电平处，黑表笔接另一极。 4读数数字式万用表的测量结果直接用数字显示，单位和量级可通过量程开关所处的档位直接读出。 注意：在万用表处于电流或电阻档时，不要去测量电压，否则能损坏仪表。量程开关在电流测量和电压的测量过程中不能任意改变挡位, 以防损坏仪表;万用表不用时应把量程开关置于最高电压处,数字式万用表的测量准确度计算,数字式万用表的测量准确度或者说它的最大误差限不但随电表的等级不同而不同，即使同一个电表，还随所使用的量程档不同而变化；同等级的表，各厂家间又略有不同。具体数值，请看厂家所给的数字式万用表的说明书。,实验内容,一. 数字万用表的使用1 . 测量交流电压：2
7、 . 直流电压测量3 . 电阻的测量 二. 二极管的电学正向特性测量 三. 伏-安法测电阻,1.测量交流电压：将万用表交流电压档放在750V上，测量电源插座上的电压。要用单手操纵两个测试表笔,记下读数填入表中 2直流电压测量把电源的输出电压调在18V左右，万用表量程拨到直流电压200V处，测量该电源的输出电压的大小；再将量程置于直流20V处重复上述的实验，并把测量结果按要求记入到表中相应的地方。比较用万用表二种不同量程档所测得的结果，判断使用哪一档更合理？ 3电阻的测量本组实验要求大家用万用表的不同量程档，测量同一个电阻（约1.5K）的阻值，把结果记入到表的电阻测量栏中。20个不同电阻的测量,
8、一. 数字万用表的使用,本实验所使用的数字式万用表的有关技术指标,表1 数字万用表的使用,给出不确定度的计算过程,测量举例,1用UT53(52)型数字式万用表的交流750V档，测量电网电压，显示值为228V。问该测量的B类不确定度为多少？解：查表知，该档的最大误差限ins=1.2%读数值+3字数本测量的读数值为228V，一个字数等于该档的分辨率，750V档的分辨率为1V，代入上式中得：ins= 1.2%228V+31V = 2.736V+3V 5.7V所以该测量的B类不确定度为：uB=ins/k = 5.7V/1.732 = 3.31V 3V（保留一位）,Rx1,Rx2,锗(Ge) diode
9、,硅 (Si) diode,20 resistors,电阻,20个电阻的测量值,不需要计算不确定度,二极管的电学正向特性测量,但当电压超过一定数值U0（称为导通电压）时，其电阻很小，因此本实验在测量二极管正向伏安特性时，采用安培表外接法。二极管的正向特性的实验线路如图,晶体二极管是一种最简单的非线性电学元件，在加正向电压和反向电压时，二极管分别表现出不同的阻抗特性，由于二级管所加正向电压很小时，其电阻很大，,电源E和滑线电位器构成一个连续可调电压源。可调电阻R(用电阻箱)在这里用来限制电路中的电流，这里通过它来限制整个回路的电流在实验过程中最大不超过20mA。这里取电源E为5V，为此电阻R可预
10、置为300。图中的电流表使用数字万用表。开始时置于20mA档，在测量过程中，再根据电流值的大小换到合适的量程。用滑线电位器逐渐增大输出电压，以改变加在半导体二极,管上的电压，按要求测量硅二极管在不同的正向电压时通过它的电流值,填入表中.,（1）接线时要根据使用方便,便于控制电路及读取数据,科学的安排好仪器, 使仪器最为整齐. 常用电键要放在眼前,测量仪器离测量者最近且放置适宜, 便于读数. 所用导线应力求适当,不宜过长或过短, 也不宜太紧或太松, 尽量少交叉, 以免影响实验或损坏仪器. （2）实验开始时, 一定要在弄懂电路原理的基础上进行连线.连接线路时, 先要找出一条回路, 由电源一端如正极
11、出发顺序连接, 主回路连好后,再逐一将支路接好.若用直流电源,则应注意正负极,接入的电键应开放. 实验进行过程中欲改变电路, 一定要切断电源进行. （3）实验中要贯彻先观察现象后进行测量, 先练习一下再测量, 测量时先粗测后再细测的原则. （4）实验完毕后, 应先拆除电源, 待指导老师检查后, 再拆除整个电路, 整理好仪器.,电学线路连接中必养成：“最后上电，最先断电，不要带电操作”。,电路连接一般应注意的事项,伏-安法测电阻,实验的电原理图见图。图中，电流表使用1000A的直流微安表，连接时注意电表的极性。分别对二个未知电阻进行实验测量。置E约为4V。测量结果请分别填入到表中。,伏安法测电阻RX1 精密直流微安表，准确度等级：A=0.5，量程：1000A 精密直流伏特表，准确度等级：A=0.5，量程：1.5V;3.0V,实验结果的要求,原始数据要规范，一律用钢笔或签字笔记录。电阻必须写出相对不确定度公式的推导过程和它的最终表达式；电压、电流的不确定度公式和结果 ；以及最后结果的表达式（R(x)）和它的标准不确定度。二极管的伏安特性要用坐标值画出。,思考题：,简述万用表使用的几个要点。 简述电学线路连接的几个要点。 数字式万用表测量时如何选择最佳量程？试说明它的理由。,仪器摆放方式,导线、开关、电路板,万用表，量程置于交流电压750V，表笔插好，放在电源上。 凳子摆放好。,
