电磁学实验 2017

1.直流电桥法测量热电阻
电桥平衡，电流 I g 0
R1 R2

R3 Rt
Rt

R2 R1
R3
R1 R2
Rt R3
热电阻的测量方法
2.恒电流法测量热电阻
电源采用恒流源， R1 为已知数值 的固定电阻，Rt 为热电阻
Rt
U Rt IO

R1 U Rt U R1
I0 为监测到的R1上的电流值。
而微安表上的压降很小，仍不超过原来的电压量程IgRg 。
VH Ig RH V Vg
RH
V Vg Ig
V Vg Vg
Rg
改装表的校准
改装后的电表必须经过校准方可使用，改装后 的电流表和电压表的校正电路如下图。
＋－＋ －
μA
mA
Rs
R
K
E
实验内容
电流表的改装和校准
1.将量程为50μA的微安表改装成量程为5mA的 毫安表。计算出Rs的数值。
电源 开关
主通道 输出
按下
液晶窗口第一行显 示频率，某位数字 会闪烁，调节手轮
会改变相应的值
选择相应 于窗口第 二行的功 能设置
按下，进 入多功能
菜单
测频 输入
A同步 输出
音频通 道输出
测量外部 信号频率 时的输入
端口
用于A输出复杂信号时 输出同步信号到示波器 外触发以获得稳定波形
常见问题及解决办法
指针偏转方向，适当增减R0值。对QJ23型箱式电桥而言 ，右边的“+”号，表示指针向右偏时，电桥上电阻R0还 要增加；指针偏左则相反，这样操作可使电桥趋于平衡， 得到测量值Rx。
电桥灵敏度的测量
测灵敏度时，经过推导可以证明：改变任意一臂上的电阻， 得出的电桥灵敏度都是一样的。
(1) 将精密电阻箱接到电桥上，将箱式电桥比较臂R0的四转 盘电阻箱调好。仔细调节精密电阻箱，使电桥达到平衡， 并记下电桥平衡时精密电阻箱之值Rx。
1. 用箱式惠斯登电桥测量电阻 (1) 关闭电桥内部电源将电桥进行机械调零，然后接通内部
电源，将电桥进行电调零。 (2) 将被校准的电阻箱或电阻接到电桥上。 (3) 根据被测阻值选取比率值，使读数为四位有效数字。 (4) 调节箱式电桥四转盘电阻箱R0的大小，使R0=KRT 。 (5) 先按开关B，再按G，松开时先松G，再松B，根据检流计
数字万用表的使用
1.测量直流和交流电压、电流； 选择量程、注意正负极连接； 2.测量电阻； 选取欧姆档，选择量程，测量； 3.排除电路故障。 电压表法、欧姆表法。
电磁学部分实验---直流电桥测电阻
实验目的
1.掌握惠斯登电桥测电阻的原理。 2.学会自己组合惠斯登电桥测电阻。
指针式检流计
检流计又称灵敏 电流计，常用于 检测电路中微弱 的直流电流和电 压，在电路中作 电流示零仪。
始延迟多少时间启动延迟扫描
延迟扫描B时间 系数选择旋钮
×5扩展
按下：扫描时 间是主扫描指
示值的1/5
主扫描时间系 数选择旋钮
主扫描时间 微调旋钮
扫描非校准 按键
选择设 置主通 道输出 信号的 各参数
用于快 按下，完成 多功能 速输入 参数设置 手轮
参数值
左右选 择键
可以选择 要改变哪
位数字
信号开关
2.使电流表从小到大校准每个刻度，然后电流从 大到小重复一遍。
3.以改装电流表的示值I为横坐标，示值I的校准
值△I=Is-I为纵坐标，作出改装表的△I~I校准曲线 。
实验内容
电压表的改装和校准
1.将量程为50μ A的微安表改装成量程为2.5V的 电压表。计算出的Rh数值。
2.使电压表从小到大校准每个刻度，然后电压从 大到小重复一遍。
的阻值，就可算出待测电阻RX的阻值。
直流单臂电桥面板和内部结构图
电桥的灵敏度
n S
Rx / Rx
Rx为电桥平衡后Rx的微小改变量
(W)，n为由于电桥偏离平衡而引起
检流计的偏转格数。S越大，说明电
桥越灵敏，带来的误差越小。
电桥灵敏度与下列因素有关： （1）与检流计内阻有关，内阻愈小，灵敏度愈高； （2）与电源电压有关，电压高，灵敏度高（但要注
2.分压电路:接通电源后， 加在负载电阻上的电压取 自总电压的一部分，随着 触点的位置的变化，大小 可调。该电路称作分压电 路。
表头内阻的测量方法
半偏法、替代法或比较法：
接K1，调节R1，使微安表达到 满量程，接K2，保持R1不变， 调节R0，使微安表示值为满量 程的1/2，R0=Rg
K2接到a,接通K1，调节R1，使 监测表达到某个值I，保持R1不 变，K2接到b，调节R0，使监 测表值仍为I，R0=Rg
3.以改装电压表的示值U为横坐标，示值的校准值 △U=Us-U为纵坐标，做出改装表的△U~U校准曲线 。
校准曲线
等级标定
标称误差

最大绝对误差 量程
100%
根据标称误差的大小，电表划分为0.1、0.2、0.5、 1.0、1.5、2.5、5.0等七个等级。
有条件经常校准电表的实验室，为了减少电表的误差， 可以不把电表的等级作为确定误差的最后依据。可根据 校准曲线修正电表的读数，得到较为准确的结果。
1.利用温度传感器，设计一温度控制器，简 述设计原理。 2.分析热像仪的工作原理，简述热像仪在现 代战争中的应用。
电磁学部分实验---霍尔效应测磁场
实验目的
1.学习霍尔效应产生机制。 2.研究霍尔电压与载电流与磁场励磁电流
之间的关系。 3.掌握用霍尔效应测量磁场的方法。
实验原理
霍尔效应是由于运动电荷在磁场中受到洛仑兹力 作用而产生的。
电磁学部分实验---热敏电阻的温度特性
实验目的 1.测量负温度系数热敏电阻的温度特性； 2.了解正温度系数热敏电阻的温度特性； 3.学习用作图法处理非线性数据。
热敏电阻定义：电阻阻值随温度变化
热敏 电阻
正温度系数（PTC） 临界温度系数（CTC) 负温度系数（NTC）
热电阻的测量方法
聚焦旋钮 辉度旋钮
外部扫描 触发信号
输入端
X-Y控 制键
弹出：锯齿波信号加X板，CH1、CH2加Y板，显示信号波形
按下：锯齿波信号不起用， CH1加X板， CH2加Y板，可显示李 萨茹图
垂直信号模 式选择器
CH1信号 输入衰减
旋钮
CH1信号输 入衰减微调
旋钮
CH2反相 按下：
CH2显示 反相信号 ×5扩展
(2) 电桥平衡后，增加精密电阻箱上的电阻，使检流计指针 向右偏五格(即n=5.0)，记下此时的电阻值Rx1。
(3) 电桥平衡后，减小精密电阻箱上的电阻，使检流计指针 向左偏五格(即n=5.0)，记下此时的电阻值Rx2。
(4) 计算出∣Rx-Rx1∣和∣Rx-Rx2∣，并求出其平均值Rx。 (5) 代入公式，求出电桥的灵敏度S。
双路输出的直流稳压电源
1.使用方法：根据需要 的电压，选择调节档 位，利用电压微调调 节即可。
2.注意：输出正负极不 能短路。
实验原理
惠斯登电桥是直流单臂电桥，电桥平衡时:IG=0
I1R1=I2R2 I1R0=I2RX
RX

R1 R2
R0
RX为待测臂；R0为比较臂；R1和R2为比率臂。 令C=R1/R2，称为比率，在电桥平衡时，知道比率C和R0
图5-13-9 FB812实验仪实物图
FB812实验仪面板图
注意事项：
1.实验过程中注意安全，避免被烧伤。 2.温控仪温度稳定达到设定值需15～20min
，务必耐心等待。 3.为节省时间，合理安排实验步骤。建议同
时进行多种传感器的实验，只要用数字电 压表分别测量待测传感器输出即可。
拓展研究内容
差的关系是： α % max 100% X max
直流电流表
主要技术指标： 1.量程：即指针偏转满刻度时的电流值。 2.内阻：一般安培表的内阻都在0.1Ω以下，毫 安表、微安表的内阻可达几百欧姆到几千欧姆。 3.级别：与电压表级别定义方法相同。
使用电表时应注意以下几点
1.零点调整:电调零和机械调零 2.选择量程：1/2—2/3满偏 3.电表的连接：串并联 4.电表的极性： 5.避免读数误差：垂直读数盘
注意事项： 1.电路连接及故障检查 2.各电学元件的使用：电源、电阻箱、万用表
电磁学部分实验---示波器的使用
实验目的 1.了解示波器的结构和显示波形的原理； 2.学会使用示波器观察波形以及测量电压、
周期和频率； 3.学会使用信号发生器。
CH1信号竖直 CH2信号竖直 信号水平位 位置调节旋钮 位置调节旋钮 置调节旋钮
滑线变阻器
主要技术指标有： 1.全电阻:即全额电阻，即滑线变阻器两
个底脚间的电阻值。 2.额定电流:即变阻器允许通过的最大电
流，使用时不得超过该值。
滑线变阻器的两种接法
mA V
初始位置：B、A
1.制流电路:当移动滑Baidu Nhomakorabea 端时，整个电路的电阻改 变了，因此回路中的电流 也改变，所以它能控制电 路中的电流的大小，该电 路称作制流电路。
PTC热敏电阻
1.Pt100铂电阻温度传感器（利用纯铂丝电阻随温度 的变化而变化的原理设计研制成的）
PTC热敏电阻
1.Pt100铂电阻温度传感器（0～100℃）
Rt R0 (1 A1 t) R0 A1R0t
A1 3.85103 /℃ 温度系数
100W Pt100电阻
CH2信号 输入衰减
旋钮
CH2信 号输入 衰减微 调旋钮
水平工 作方式
选择
AAB:加：主亮被扫：延描按迟，下扫按，描下选，，择单主独A扫扫显描描示单的被独某延工区迟作段扫，（描用加区于亮段一）。般扩波展形为调观延节察迟延扫迟描扫描延对迟节应时旋于间钮主调扫描起
Ｂ触发：选择连续延迟扫描和触发延迟扫描
根据分压和制流原理，将表头串联或并联适当 电阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流表 或电压表。
1.将微安表改装成电流表 2.微安表改装成电压表 3.改装表的校正
将微安表改装成电流表
微安表的量程Ig很小，若测量
较大的电流，就必须扩大量程。 方法是在微安表的两端并联分流 电阻Rs。
使大部分被测电流从分流电
阻Rs上流过，而通过微安表的
电流不超过原来的量程Ig 。
(I I g )Rs I g Rg
Rs
I g Rg I Ig
微安表改装成电压表
微安表可以测电压，它的量程为IgRg，很小。为了能够
测量较高的电压，在微安表上串联一个附加电阻Rh
这样就可以使大部分电压降在串联附加电阻Rh上，
意电桥的额定功率）； （3）与比率的选择有关，比率小，灵敏度高； （4）与桥臂各阻值有关，桥臂阻值小，灵敏度高。
此外，电桥灵敏度还与电源内阻r的大小有关，电
源的内阻小，能有效的提高电桥灵敏度。
实验内容
自组电桥测量未知电阻； 利用电桥校准电阻箱的阻值； 测量电桥的灵敏度。
用箱式电桥测电阻方法
R0


10W
Pt10电阻 Pt在0℃的电阻
NTC热敏电阻
2.热敏电阻(NTC)温度传感器（利用半导体电阻
阻值随温度变化的特性来测量温度的）
11 B( )
RT R0e T T0
ln
RT

B(1 T
1 T0
) ln
R0
B为热敏电阻材料系数，T0是室温。
实验内容
1.测量PT100铂电阻的温度特性； 2.测量负温度系数热敏电阻的温度特性； 数据处理。
直流电压表
主要技术指标： 1.量程：即指针偏转满刻度时的电压值。 2.内阻：即电表两端的电阻。同一电压表的不同量程，其内阻
亦不同。但是由于各量程的每伏欧姆数都相同，所以电压表 的内阻一般统一表示。各量程的内阻用下式计算：内阻=量 程×每伏欧姆数。 3.级别： 按国家标准，直流电 压表的准确度分7个等级，有 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5， 2.5，5.0。设电表的等级为 α ，则与电表的最大引用误
电磁学实验
电磁学部分实验
电表改装与校准（含数字表使用、制流和分压电路） 直流电桥测电阻 示波器的使用 热敏电阻的温度特性 霍尔效应测磁场 研究亥姆霍兹线圈轴线磁场分布 黑盒子
电磁学部分实验---改装电表
实验目的： 1.学习利用变阻器组成制流和分压电路。 2掌握将微安表改装成大量程的电流表和电压表 的原理和方法。 3.学会对改装表进行校正和绘制校正曲线。 4.练习使用数字万用表并学习排除电路故障的方 法。
B
B
实验原理
Fm e B
Fe Fm
Fe eE
eEH Fe Fm ev B
EH v B
EH B 指向负Y方向
VH lEH lB
实验原理
设霍尔片中电子浓度为n： IH nevlh