物理电学设计性实验.pptx

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1、【背景知识】一、测量与误差：误差分析的目的就是评定实验数据的精确或误差，通过误差分析，可以认清误差的来源及其影响，并设法排除数据中所包含的无效成分，还可进一步改进实验方案。在实验中注意哪些是影响实验精确度的主要方面，这对正确地组织实验方法、正确评判实验结果和设计方案，从而提高实验的精确性具有重要的指导意义。误差：测量值与真值之间的差值，真值即物理量所具有 的客观真实值。误差分类：（1）系统误差：在同一实验条件（实验方法、仪器、环境和实验人员都不变），多次测量同一量时，误差的大小和 符号保持不变，或者按一定的规律变化，这种误差第1页/共16页 叫系统误差。包括：仪器误差、方法误差、个人误差、环境

2、误差。（2）偶然误差：在同一条件下，对某一量进行测量时，即 使排除了产生系统误差的原因，仍然会出现绝对值和 符号都以不可预测的方式变化的误差。（3）过失误差：实验人员人为过失造成的、完全可以避免 的误差。二、常用电表的使用 查看新编大学物理实验2-6 电磁测量仪器第2页/共16页【实验提供仪器】1.直流稳压电源 0 15 V可调2.万用表3.电流表 量程 5、7.5、10、15、20、30(毫安)4.电压表 量程 1.5、3、5、7.5、10、20(伏)5.直流检流计 6.双踪示波器7.信号发生器8.秒表 9.实验箱成套设置 其中含有第3页/共16页 固定电阻：1、10、51、100（2个）、

3、200、1K、2K、10K（2个）、1M(欧)滑线变阻:1K、10K、100K（欧）电容：0.022F、0.1 F、1F、10 F、470F（2个）电感线圈：10mH二极管（4个）、稳压二极管（6.2V）灯泡：12V/0.5A微安表：（0100uA）电位器短接桥和连线导线实验用9孔插件方块第4页/共16页【可做相关实验】电路元件伏安特性的测绘 基本电路的测量 基本仪器的使用 电桥电路测电阻 电表的改装 稳压电路 整流滤波电路 RC、RL、RLC暂态电路的研究 原件参数的测量 电路混沌效应 第5页/共16页 电路元件伏安特性的测绘一、仪器的选择 图1-1 图1-2第6页/共16页 级别选择：根据

4、基本误差的大小，可把电表分为不同的准确 度等级。准确度等级一般为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七级。目前已有0.05级电表出 现。0.1级和0.2级表多用来作标准表校准其它电 表，0.5级多用于精确度较高的测量中。电表准确 度越高，测量误差越小，但仪器也越容易损坏，所以应根据实验误差要求选择合适的级别。量程的选择：电表的相对误差公式：E=第7页/共16页 根据误差公式得知工作状态中电表的实际指示值越 接近量程，电表带来的误差越小，所以一般要求电 表实际指示值要达到满偏刻度的2/3以上以此来减少 电表带来的误差，但要注意不要超出所选量程。二、数据表格的制作 要测绘各种元件

5、的伏安特性曲线，一定要了解元件的 特性，才能选择正确的实验方法，适合的监测电路，设计出合理的数据表格，得出正确的实验结论 1.线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的 直线，如图1-1中a所示，该直线的斜率等于该电阻器的 电阻值。第8页/共16页 2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态时，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的 电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的 “冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特 性如图1-1中c曲线。正向压降很小（一般的锗管约为 0.20.3 V，硅管

6、约为0.50.7V)，正向电流随正向 压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到 十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视 为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加 得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。第9页/共16页 4.稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正 向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中d曲线。在反向电压开始增加时，其反 向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时(称 为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管)电流 将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随 外加的反向电压升高而增大。第10页/共16页 图1-3 元件伏安特性曲线

7、第11页/共16页 实验数据表格：1.测定线性电阻器的伏安特性 2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性 3.测定半导体二极管的伏安特性第12页/共16页 正向特性实验数据反向特性实验数据4.测定稳压二极管的伏安特性正向特性实验：第13页/共16页反向特性实验：实验注意事项 1.测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐 渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过35mA。2.如果要测定2AP9的伏安特性，则正向特性的电压 值应取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的电压值取0，2，4，10(V)。3.进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选 择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不 可接错。第14页/共16页 实验报告 1.根据各实验数据，分别在方格纸上绘制出光滑 的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压 管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压 可取为不同的比例尺）2.根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3.必要的误差分析。4.心得体会及其他。第15页/共16页谢谢您的观看！第16页/共16页