物理电学设计性实验演示课件

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外加的反向电压升高而增大。
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图1-3 元件伏安特性曲线
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➢ 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
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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：
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➢ 反向特性实验：
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 0.2～0.3 V，硅管约为0.5～0.7V)，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
➢ 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，……，
得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
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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，
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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
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➢ 【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
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：
➢ 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
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9.实验箱成套设置
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其中含有
➢ 固定电阻：1、10、51、100（2个）、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：（0～100uA） ➢ 电位器 ➢ 短接桥和连线导线 ➢ 实验用9孔插件方块
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【可做相关实验】
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电路元件伏安特性的测绘
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基本电路的测量
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基本仪器的使用
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电桥电路测电阻
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电表的改装
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稳压电路
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整流滤波电路
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RC、RL、RLC暂态电路的研究
➢
原件参数的测量
➢
电路混沌效应
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电路元件伏安特性的测绘 ➢ 一、仪器的选择
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图1-1
➢
图1-2
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级别选择：
根据基本误差的大小，可把电表分为不同的准确
物理电学设计性实验
大学物理实验 物理实验中心 第9实验室
指导教师 曾灏宪 中原工学院 理学院 物理实验中心
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【课题】 物理电学设计性实验（3学时）
【目的】根据已学电路知识能够通过所提供电路元件 自行设计出各种实验方案，并加以实施，得出实验结果， 从而达到巩固和灵活运用所学知识的目的。
【重点】预习报告、实验报告的撰写。 【难点】方案设计、误差分析。
➢ 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。
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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。
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电表的相对误差公式：
➢
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E=
➢
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➢ 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．
➢
环境误差。
➢ （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
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【实验提供仪器】
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
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➢
叫系统误差。包括：仪器误差、方法误差、个人误差、
➢ 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
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➢ 实验报告
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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）
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2 . 根据实验结ห้องสมุดไป่ตู้，总结、归纳被测各元件的特性。
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3. 必要的误差分析。