大学物理实验讲义(11电气).doc

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1、邯郸学院讲稿2012～2013学年第一学期分院(系、部)：物理与电气工程系教研室：基础物理教研室课程名称：大学物理实验授课班级：2011级电气工程及自动化本科主讲教师：谷云高职称：副教授使用教材：《普通物理实验》制作系统：word邯郸学院制实验一制流电路与分压电路[预习要点]：1.制流电路与分压电路的特征；2.电流表和电压表的正确读书和记录；3.有效数字的计算。[实验重点]1.两种电路的准确连线。2.如何进行不同K值的细调。[实验难点]1.分压电路的连接；2.电流表和电压表的正确读书和记录。[实验目的]1.了解基本仪器的性能和使用方法；2.掌握制流电路与分压两种电

2、路的连接方法、性能和特点；3.熟悉电磁学实验的操作规程和安全知识。[实验仪器]毫安表、伏特表、直流稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、开关、导线。[实验原理]制流电路和分压电路是用来控制负载的电流和电压，使其数值和范围达到预定的要求。一个电路一般可分为电源、控制和测量三部分，测量电路是先根据实验要求确定好的，如电流表与负载串联测负载中通过的电流，电压表与负载并联测负载两端的电压，这就是测量电路。负载可能是容性的、感性的或简单的电阻，根据测量要求，负载的电流和电压在一定范围内变化，这就需要一个合适的电源。，一般用制流电路和分压电路两种控制电路来控制负载的电流和电压，为了更

3、好的控制负载的电流与电压，必需了解制流和分压电路特点。1.滑动变阻器总阻值对限流电路的影响如图所示，负载电阻Rz，变阻器总阻值R0，电源电动势E，内阻不计.当调节滑动头C的位置，可连续改变AC间电阻RAC，从而整个电路电流I随之变化.根据全电路欧姆定律令I0=,k=,x=（显然0≤x≤1）则I=.现画出不同k值时的I—x图象，如图2所示.从图2中可直观地看出，当k很大时，电流I的变化范围较小，表示滑动变阻器对电流的控制作用不大，但电流变化过程中线性和均匀性较好；当k很小时，我们看到x接近零时电流变化异常剧烈，其线性很差，给调节带来很大困难，但电流变化范围较大.因此

4、，综合上述分析，为使负载Rz既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时应使其总电阻R0大于Rz，一般在2~5倍为好.2.滑动变阻器总阻值对分压电路的影响如图3为分压电路，当滑动端C置于某位置时，负载Rz上电压U：U==,其中k=.现仍画U—x图.请注意，无论k取何值，负载电阻Rz上电压一定在0—E之间变化.并且，当k>>1时，取近似略去x(1－x)项，U—x关系为U=xE.如图4为U—x关系图象.图4显示，当k很小时，x接近1时，Rz上电压迅速增加，说明此时调节电压困难；当k>>1时，U—x基本呈线性关系，表示调节滑动变阻器时，电压变化均匀.因此

5、，选择分压电路的滑动变阻器时，从电压调节均匀角度考虑，应使R0＜Rz，但应注意不是R0越小越好，因为变阻器阻值R0很小时，通过R0的电流远大于负载Rz上电流，电能主要消耗在变阻器上.实际分压电路一般取R0在0.1Rz~0.5Rz之间为好.应当指出，滑动变阻器的选择除了注意它的阻值外，还要注意滑动变阻器的额定电流问题.[实验内容和步骤]1、 仔细观察电表，记下刻度盘下侧符号和数字，说明其意义和所用电表的最大误差。2、 记录电阻箱级别，根据不同档位确定它的最大容许电流。3、 制流特性的研究：l        按照图1进行实验，电阻箱为负载RZ，取K=0.1，确定RZ，

6、根据所用的毫安表的量程和RZ的最大容许电流，确定实验时的最大电流以及电源的电压。l        连接电路，检查后，观察电流的变化是否符合要求？l        移动变阻器的滑头C，在电流从最小到最大的过程中，测量11次电流以及相应C在标尺上的位置l，并记录下变阻器绕线部分的长度l0，以l/l0为横坐标，电流I为纵坐标作图。l        取K=1和K=0.5重复上述步骤。4、 分压电路的特性研究：l    按照图4电路连线，电阻箱当R0，取K=2，确定实验RZ的值，参照变阻器的额定电流和RZ的容许电流，确定电源电压的值。l    移动变阻器的滑头C，使加在负载

7、RZ上的电压从最小到最大的过程中，测量11次电压U及相应C在标尺上的位置l，并记录下变阻器绕线部分的长度l0，以l/l0为横坐标，电压U电流I为纵坐标作图。l    取K=0.1和K=0.5。重复上述步骤。[实验注意事项]1. 实验过程中一定要严格按照电磁学实验操作规程进行实验(接好电路要仔细核查电路)；2. 实验过程中要注意电源电压的选择，是否会有电流超过了最大容许电流等；3.  实验过程中为减小误差，注意不同K值量程不同。最好满足测量值能在量程的2/3以上。4. 注意微调方法和有效电阻的长度取向。实验二静电场的描绘在研究静电现象或电子束的运动规律时，非常需要了

8、解带电体周