发布时间 : 星期二 文章大学物理实验（上）设计性实验规范 - 图文更新完毕开始阅读e94752f54693daef5ef73df6
（1）按图1—2接线，取RL=100Ω，US用直流稳压电源，先将稳压电源输出电压取为零。 （2）调节稳压电源输出电压，使电压US分别为0V、1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V，并测量对应的电流值I和负载电阻RL两端电压U，将数据记入下表中，然后断开电源，稳压电源输出电压取为零。 US(V) I(mA) U(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R=U/I(Ω) 2、测量非线性电阻元件的伏安特性
按图1-3接线，实验中所用的非线性电阻元件为12V/O.1A小灯泡。调节稳压电源输出电压，便其输出电压分别为OV、lV、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V、l1V、12V，测量相对应的电流值I及灯泡两端电压U，将数据下表中。断开电源，将稳压电源输出电压取为零。 US(V) I( mA ) U(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 R=U/I(Ω)
3.测定半导体二极管的伏安特性
按图1-4接线，R为限流电阻，测二极管D(1N4007)的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，所选电流表量程应50mA以上，二极管D的正向电压UD+可在0～0.75V之间取值，在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-4中的二极管D反接，此时应采用电流表内接法，因为二极管反向时电阻非常大，明显大于电压表的内阻。
正向特性实验数据 UD+(V) 0.00 I(mA)
0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 反向特性实验数据 UD-(V) 0 I(mA) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
4.测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1－4中的二极管换成稳压二极管，重复实验内容3中的正向测量，UZ+为稳压管的正向电压。 UZ+ (V) I(mA)
0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 （2）反向特性实验：将图1－4中的R换成1KΩ的电阻，稳压二极管反接，U为稳压电源的输出电压，测量稳压二极管的电压UZ-及电流I。 U(V) 0 2 4 6 8 10 12 UZ－(V) I(mA) 14 16 18 20 【数据处理】
1、根据各实验数据，分别在坐标纸上绘制出各元件的伏安特性曲线。（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，计算线性电阻元件的电阻平均值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差；通过求斜率的方法，计算出线性电阻元件的电阻值，与理论值（100Ω）相比较，计算相对误差。相对误差计算公式为ER?R平均?R理论?100%。
R理论3、根据稳压管反向特性实验数据，计算出稳压管的稳压电压平均值，与理论值（6.2V）相比较，计算相对误差。 【思考题】
1、比较100Ω电阻与白炽灯的伏安特性曲线，得出什么结论? 2、稳压二极管与普通二极管有何区别？其用途如何？
实验二 基本电路的测量
【实验目的】
1、通过实验，进一步理解电路中的电位和电压的概念； 2、学会测量电路中的电位和电压，并确定其正负号； 3、深入理解电路中等电位点的慨念。 【实验原理】
1、在电路中任意选定一个参考点，令参考点的电位为零，电路中某一点的电位，就是这一点与参考点之间的电压。参考点选定后，各点的电位具有唯一确定的值，这样就能比较电路中各点电位的高低，参考点不同，各点的电位也就不同。电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位之差。电压与参考点的选择无关。
2、测量电路中的电压和电位。
测量电路中任意两点间的电压时，先在电路中假定电压的参考方向(或参考极性)，将电压表的正、负极分别与电路中假定的正、负极相连接。若电压表正向偏转(实际极性与参考极性相同)，则该电压记作正值；若电压表反向偏转(实际极性与参考极性相反)，立即将电压表的两表笔相互交换接触位置，再读取读数，则该电压记作负值。
测量电路中的电位时，首先在电路中选定一参考点，将电压表跨接在被测点与参考点之间，电压表的读数就是该点的电位值。当电压表的正极接被测点，负极接参考点，电压表正
向偏转，该点的电位为正值；若电压表反向偏转，立即交换电压表两表笔的接触位置，读取读数，该点的电位即为负值。
在电路中电位相等的点，叫等电位点。连接等电位点的导线中电流为零，连接后不会影响电路中各点的电位及各支路的电压和电流。 【实验仪器】
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
名称 直流稳压电源 直流电压表 直流电流表 开关 干电池 电池盒 电阻 可变电阻器 短接桥和连接导线 实验用9孔插件方板 数量 1台 1只 1只 1只 2节 2只 2只 1只 若干 1块 规格型号 0～25V可调 1号1.5V 51Ω×1，200Ω×1 220Ω/3W×1 297mm×300mm 【实验步骤】
1、按图2-1接线，D与F点间暂不连接，电池电压US1=3V，稳压电源电压US2=8V，RP为220Ω/3W可变电阻器，电阻R1=51Ω，R2=200Ω
2、测电流：闭合开关S，从电流表读取回路电流I的值，记入表2-1中。
3、选择D点为参考点，即电位ΦD =0，测量表2-1中所列各点电位和各段电压，并记入该表中（测量时注意电位和电压的正负）。
4、选择E点为参考点，即电位ΦE =0，重复上述测量，将数据记入表2-1。
5、测定等电位点。选择E点为参考点，把电压表连接到D与F点之间，调节可变电阻器的滑动触点F，使电压表指示为零值（或D与F间接入电流表，使电流为零值），D与F两点即为等电位点。再用导线连接D与F两点，分别测量表2-1中所列各点电位和各段电压值，并记入该表中。
表2-1
参考点 D为参考点 E为参考点 E为参考点，且ΦF=ΦD, D与F相连
【注意事项】
测量电压和电位时。耍注意电压表的极性，并根据电压的参考极性与测定的实际极性 是否一致，确定电压和电位的正负号。 【数据处理】
根据图2-1中各元件已给定的参数，计算出表2-1中各点的电位和各段电压，与实际测量结果相比较，计算出相对误差。 【思考题】
通过实验举例说明电位和电压的概念，并说明测量电位和电压的方法。
电流 I ΦA ΦB 电位 ΦC ΦD ΦE UAB UBC 电压 UCD UDE UEA 实验三 电桥法测定电阻
【实验目的】
1、理解并掌握用电桥法测定电阻的原理和方法 2、掌握自搭电桥测定电阻的原理和方法 3、学习用交换法消除自搭电桥的系统误差 【实验原理与说明目的】 1、工作原理
单臂电桥（又称惠斯通电桥）的基本原理如图3-1所示，它由4个桥臂和“桥”——平衡指示器（一般为检流计）以及工作电压E和开关组成。适当选择R1、R2的值，调节标准电阻RS，使B、D两点的电位相等，使检流计指示零，此时称电桥达到平衡，电桥平衡时有：
I1R1=I2R2，IXRX=ISRS，I1=IX，I2=IS 从而可得
R1RXRR，即 RX?1RS?CRS(C?1) ?R2R2R2RS图3-1 上式称电桥平衡条件，所以用直流电桥测量电阻RX，其实质就是在电桥平衡条件下，把待测电阻RX按已知比率关系C?法”。
R1直接与标准电阻进行比较，故电桥法可称“平衡比较R22、交换测量法（互易法）
用交换RX和RS的测量方法可消除因R1、R2引入的误差。为了消除上述原因造成的误差，可在保持C?R1?，比值不变的条件下，将RX和RS交换位置，调节RS为RS使电桥重新平衡，
R2则RX?序号 1 2 3 4 5 6 7 ?。 RS?RS名称 直流稳压电源 检流计 电阻箱 电阻 开关 短接桥和连接导线 实验用9孔插件方板 数量 1 1 1 4 1 若干 1 规格型号 0～25V可调 100Ω×3，200Ω×1，1KΩ×1 297mm×300mm 【实验仪器】
【实验步骤】
1、取R1= R2=100Ω，即C=1/1，Rx=100Ω, Rs为电阻箱，按图3-1连接电路，电源电压
?，使电桥重E=5V，调节Rs，使电桥平衡，记录Rs阻值，将RX和RS交换位置，调节RS为RS?阻值，将数据记录到下表中。调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减新平衡，记录RS小量程，若电桥不平，再重新调平，检流计量程最小不低于30μA。
2、取R1= 100Ω，R2=200Ω，即C=1/2，Rx=100Ω, Rs为电阻箱，重复上述过程。 3、取R1= 100Ω，R2=1KΩ，即C=1/10，Rx=100Ω, Rs为电阻箱，重复上述过程。
C C=1/1 C=1/2 C=1/10 【数据处理】
1、根据公式RX?RS ? RS ?计算C=1/1、C=1/2、C=1/10时的RX值，RX理论值为100Ω，RS?RS分别计算三种情况下的相对误差。
2、计算RX的平均值及标准误差，并计算RX总的相对误差，并写出最终的测量结果：
RX?(RX??RX)?
【思考题】
证明公式RX?
? RS?RS