电路分析基础实验指导物理学院Word文档下载推荐.docx
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1
2
3
4
5
指针万用表I(mA)
数字万用表I(mA)
计算值I(mA)
平均值I(mA)
误差%
4、线性电路的伏安特性曲线图
5、线性电路测试数据的处理、误差分析及结论:
(列出测量值以外的计算值、平均值和误差的具体数据计算过程,误差产生的原因和线性电路是否符合欧姆定律:
R=V/I)
(二)、半导体二极管的伏安特性测试:
选择一实验用的二极管,根据二极管的型号确定其参数。
比如,最大平均整流电流,最高反向工作电压等。
A、按照下图接好二极管的正向特性测试电路,确认无误后,开启稳压电源,调节可变电阻器“R”,使电压分别为表格中所列的电压值,并将所测得的电流值记入表格中。
为了突出曲线弯曲部分应多测几个点。
2、二极管正向电路测试图:
3、二极管正向数据测量记录表
U(V)
0.3
0.6
平均值
4、二极管正向的伏安特性曲线图:
5、二极管正向测试数据的处理、误差分析及结论:
(列出测量值以外的计算值、平均值和误差的具体数据计算过程,误差产生的原因和非线性电路是否符合欧姆定律:
B、测试二极管的反向特性。
将稳压电源输出电压调到6V,然后调节电位器“R”来改变二极管的两端电压以及测量流过的电流值。
由于流过二极管的反向电流非常小,所以选用电流表为直流微安档量程。
接好二极管反向特性的测试电路,按照下图连接好电路确认无误后,开启电源,调节可变电阻器“R”,使电压分别为表3所列的电压值,并将所测得的电流值记入表格中。
二极管反向电路测试图:
3、二极管反向数据测量记录表:
I(μА)
4、二极管反向的伏安特性曲线图:
5、二极管反向测量数据的处理、误差分析及结论:
(列出具体数据的计算过情、误差产生的原因和非线性电路是否符合欧姆定律:
(三)、实际电压源伏安特性的测定:
图中“RS”作为实际电压源的内阻,它与直流稳压电源相串联组成一个实际电压源模型。
确认无误后,开启电源,调节稳压电源输出电压3V,负载“R”为可变电阻。
调节可变电阻器“R”,使电流值分别为表格中所列数值,并将测得电压值填入表格中。
2、实际电压源电路测试图
3、实际电压源数据测量记录表:
I(mA)
10
15
20
25
30
指针万用表U(V)
数字万用表U(V)
计算值U(V)
平均值U(V)
4、实际电压源特性图:
5、实际电流源测试数据的处理、误差分析及结论:
(列出测量值以外的计算值、平均值和误差的具体数据计算过程、误差产生的原因;
论证实际电流源的条件和特点)
四、在实验中遇到的问题及解决方法:
1、刚接触测量仪器,操作不熟悉。
刚接触电子元器件及电子电路,还没能够掌握电子
元器件的识别及测量方法,电子电路的连接也感困难。
2、…..。
今后要加强训练,尽快掌握各种仪器的操作和电子电路连接、测试、误差计算等方法。
五、回答思考题:
1、用伏安法测量电阻的电路实际上有两种接法,如下图所示,试分析一下两种接法
不同的特点。
ab
答:
图a适合……电路,因为…..。
图b适合……电路,因为…..。
几个问题的说明
一、安全操作
注意用电安全,严格遵守实验的各项操作规程,以确保实验过程中人身和设备的安全。
1、接线、改线和拆线均应在断开电源状态下进行。
2、发现异常情况(如响声、过热、焦臭等)时,应立即切断电源,不可
惊慌失措,防止事故扩大。
3、注意仪器设备的规格、量程和使用方法,不了解仪器设备的性能和使
用方法不得随意使用该设备,不要随意摆弄与本次实验无关的设备。
二、线路的联接
1、了解所使用仪表类型、量程,注意到测量仪表对测量电路工作状态影响。
2、合理布置仪器设备及实验装置,应遵循的原则是:
利于走线,方便操作和测试,防止相互影响。
3、正确接线:
接线时应先接负载线,后接电源线,拆线时应先拆电源线,后拆负载线。
4、仔细检查电路,参数应调到实验所需值,仪表指零要调好。
三、操作,观察,读数和记录
操作前要心中有数,目的明确。
操作时应做到:
手合电源,眼观全局,先看现象,待电路正常工作后,再测量数据。
要合理取舍有效数字(最后一位为估计数字),数据记录表格化,实验后不能随意涂改。
四、图表、特性的绘制
实验报告的特性图均应按适当的比例画在坐标面上,坐标轴应注明物理量的符号和单位,标明比例尺和波形、曲线的名称。
五、故障现象的检查及排除
实验中常会遇到因断线、接错线等原因造成的故障,致使电路不能正常工作,严重时还会损坏设备,甚至危及人身安全。
为避免接错线造成事故,线路接好后一定要反复检查,确认无误后方可通电进行实验。
实验考试
考试时间:
100分钟。
班长或学习委员考试时抽取考试题。
考试内容:
1、电路板调整50分(含仪器操作方法,电路板元器件是否完好、识别与连接安装,插座、开关是否连接好,导线是否断)
2、数据测量50分(实验二、实验三、实验四)
考试要求:
1、试卷使用实验报告纸,填写好姓名、班号、学号。
2、电路板元器件连接正确。
不用导线连接测量、接错线,每出错一个扣5分。
损坏元器件、电路板的扣25分。
3、正确使用各种仪器。
功能出错一个扣5分。
4、电路中的有效电压U、电流I单号用?
,双号用?
。
5、画数据记录表。
不能使用铅笔、数据不得塗改、不写实验报告。
6、以班为单位按单双号分开交卷并放置签到台处。
7、考试结束后各自电路板、导线放进盒子里,放回领取处。
第一章常用元器件简介及识别方法
一、电阻器
电阻元件(resistor)是从实际电阻器抽象出来的模型。
在中学物理中,我们已学过
由欧姆定律(Ohm,slaw)来定义的电阻元件。
u(t)=Ri(t)
式中u为电阻元件两端的电压,单位为伏(V);
i为流过电阻元件的电流,单位为安(A);
R为电阻,单位为欧(Ω)。
R为常数,故u与i成正比。
所以,由欧姆定律定义的电阻元
件,称为线性(linear)电阻元件。
u、i可以是时间t的函数,也可以是常量(直流)。
电阻器是电子线路中用得最多的基本元件,主要用于控制和调节电路中的电流和电压,
有时也可作为耗能负载使用,用符号R表示,单位是欧姆。
表1电阻器的阻值及标称符号
电阻值
标称符号
0.1Ω
Ω
100KΩ
100K
10000MΩ
10G
0.33Ω
Ω33
330KΩ
330K
33000MΩ
33G
1Ω
1MΩ
1M
105MΩ
100G
3.3Ω
3Ω3
3.3MΩ
3M3
3.3
330G
100Ω
100MΩ
100M
106MΩ
1T
330Ω
330MΩ
330M
3.3T
1KΩ
1K
1000MΩ
1000M
10T
1、电阻器的识别:
(1)直标法:
直标法是用阿拉伯字符号在电阻表面上直接标出电阻值、工作电压、误差等。
其误差用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级表示。
(2)色环表示法:
在电阻的表面上用不同颜色的色环来表示电阻器的标称阻值和误差,如图1(a)所示的是一个四环电阻、图1(b)所示的是一个五环电阻。
色环电阻的读法:
首先应找出误差环靠自己的右边,然后从左向右读,如果是四环电
(a)四环电阻(b)五环电阻
图1色环电阻
阻,即第一环和第二环为有效环、第三环为倍数环(10的n次方)、第四环为误差环,读出阻值的单位为
如果是一个五环电阻,即第一、二、三环为有效环、第四环为倍数环、第五环为误差环。
例如:
有一个四环电阻器,读出它的色环为红、棕、黄、金,则这个电阻的阻值为:
21
104=210000
=210K
,其误差为
5%。
应该表示为:
210K
5%。
表2色环电阻值表示法
颜色
有效值环
10倍乗数环
误差范围环
%
工作电压环(V)
黑
--
棕
101
6.3
红
102
橙
103
16
黄
104
绿
105
35
蓝
6
106
40
紫
7
107
50
灰
8
108
63
白
9
109
金
10-1
银
10-2
无色
(3)数字表示法:
随着电路元件的集成度越来越高,许多电路板上使用贴片电阻,这种电阻两端没有引脚线,是经过贴片机将贴片电阻粘贴在线路板上,并经红外线炉加热焊在电路板上。
由于电阻体积微小,用色环很难区别,所以采用数字符号的方式来分别表示如表3所示:
数字电阻的读法是:
从左向右读,第一、第二位为有效值、第三位为倍数值;
若有效值后面加上“R”、“R”表示小数点;
若数字后面还有字母、即这字母表示电阻的误差、各种字母表示的误差值不同。
有一标称为102的电阻,这个电阻的阻值应为10
102=1000Ω;
又如:
有一标称为10R5D的电阻,这个电阻的阻值应为10.5Ω误差为±
5%、即10.5Ω
表3数字表示与直接表示对照表
数字表示电阻值
10的n次方
实际电阻值
100
10×
100
10Ω
101
101Ω
203
103Ω
20000Ω=20K
304
30×
104Ω
300000Ω=300K
475
47×
105Ω
4700000Ω=4700K
R5
0.5Ω
10R5D
10.5Ω±
5%
2、电阻器的种类:
电阻器有两大类。
一类是固定电阻器如图3a所示:
固定电阻器的阻值是固定不变的;
另一种是可变电阻器如图3b所示:
可变电阻器是在一个固定电阻器上加一个滑动臂而构成,当移动滑动臂时,可在电阻器某一端与滑动臂之间得到不同的阻值。
因电阻器制造的材料不同,其名称也不同。
如:
炭膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器、陶瓷电阻器等,电阻器符号如图3所示。
a固定电阻b可变电阻
图3
3、电阻器的功率计算:
在电路中通过电流时,电阻器会阻碍电流的通过。
在电阻两端产生相应的压降,电阻器的阻值、压降和流经的电流有如下关系:
R=U/I或U=IR,其功率为:
P=IU=I2R。
由此可见电阻器的功率是由电压的高低和流过电流大小决定的。
一般电阻器的功率分别有1/8、1/4、1/2、1、2、5、10W等规格。
二、电容器:
电路理论中的电容元件(capacitor)是(实际)电容器的理想化模型。
把两块金属极板用介质隔开就可构成一个简单的电容器。
由于理想介质是不导电的,在外电源作用下,两块极板上能分别存贮等量的异性电荷。
外电源撒走后,这些电荷依靠电场力的作用,互相吸引,而又为介质所绝缘不能中和,因而极板上的电荷能长久地存贮下去。
因此,电容器是一种能存贮电荷的器件。
在国际单位制中,C的单位为法拉(中文代号为法,国际代号为F)。
一个电容器,除了标明它的电容量外,还需标明它的额定工作电压。
一般电容器被击穿后,它的介质就从原来不导电变成导电,丧失了电容器的作用。
因此,使用电容器时不应超过它的额定工作电压。
1、电容器是电路中的基本元件,主要用于交流耦合、滤波、隔直、交流旁路和电容潜
张等。
单位用:
法拉(F)、毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)来表示。
即:
1F=103mF=106uF=109nF=1012pF
表4电容器标称及符号
电容量
标记符号
0.1pF
p1
100000pF
100n
1000uF
1m
0.33pF
p33
33000pF
330n
3300uf
3m3
1pF
1p
1Uf
1u
103uF
100m
3.3pF
3p3
3u3
330
330m
100pF
100p
100uF
100u
1F
330pF
330p
330uF
330u
3.3F
3F3
2、电容器基本分为三类:
(1)电解电容器:
这种电容器具有正负极性之分、如图6(a)所示、两个电极之间用电解质分离。
电解电容器一般容量比较大,使用电解电容器时一定要注意电容量、耐压值和正负极性。
一旦接反,电容器将爆裂,在电路中一般将电解电容器的正极接在高电位,负极接在低电位,其正负极性一般用颜色或正负号表示。
(2)固定通用电容器:
这种电容器没有正负极性之分、如图6(b)所示。
所用介质不同,如纸介质、涤纶介质、陶瓷介质、钽介质等。
(3)可变电容器:
两极片分成动片和定片、中间用薄膜片或用空气做为隔离介质如图6(c)所示,移动动片就可以改变电容量。
3、电容器的类型及符号如图6所示:
(a)电解电容(b)固定通用电容(c)电容符号
图6电容器的类型及符号
电容容量表示方法:
1、直标法:
直标法是用阿拉伯数字和单位直接在电容器表面标出电容器的容量、电压等参数,容量单位有uF、mF、nF、pF。
2、色标法:
色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电容器的标称容量。
色点表示时应从缺口处顺时针方向读起;
色环表示应从引脚方向读起,各种颜色所代表的意义与色环电阻相同,读出的单位为pF,。
3、数字表示法:
用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电容器的标称容量,单位为pf,
读法如电阻器数字表示法相同如表5所示。
表5数字表示与直接表示对照表
数字表示电容量
实际电容量
102
102pf
0.001uf
103
103pf
0.01uf
104J100JE
104pf
0.1uf∕100V
105
105pf
1uf
1H204K
20×
0.2uf∕K级
2A563J
56×
0.056uf∕2A(安)∕J级
4、电容量的计算如图7所示:
并联C=C1+C2+C3串联1/C=1/C1+1/C2+1/C3
图7
三、电感元件:
(一)电路理论中的电感元件(inductor)是(实验)电感的理想化模型。
导线中有电流时,其周围即建立磁场。
通常我们把导线绕成线圈如图8所示,以增强
图8
线圈内部的磁场,称为电感器或电感线圈。
磁场也能存贮能量,因此电感线圈是一种能够
存贮磁场能量的器件。
图9
一个实际的电感线圈,除了标明它的电感量外,还应标明它的额定工作电流。
电流过大,会使线圈过热或使线圈受到过大电磁力的作用而发生机械形变,甚至烧坏线圈。
(二)电感量的表示方法:
A、直标法:
直标法是用阿拉伯数字和单位符号直接在电感器表面标出电感器的电感量、电压等参数,电感量的单位有H、mH、uH。
B、色标法:
色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电感器的感量,色点表示应从缺口处顺时针方向读起;
色环表示应从引脚方向读起,各种颜色所代表的意义与色环电阻相同,读出电感量的单位为uH。
C、数字符号表示法:
用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电感器的标称感量和允许的误差,单位为uH。
读法如电阻器数字表示法相同。
第二章常用仪器设备的使用说明
2.1500—2指针式万用表
一、万用表的测量方法
(一)使用前须调节机械零钮“
”使指针准确地指示在刻度尺第二条刻度线的零位置上。
(二)电阻测量:
将测试杆分别插在插口“*”和“+”插孔内,左边旋钮旋至“Ω”位置上,右边旋钮旋至欲测量的电阻量程,先将两测试杆短路,使指针向右偏转,然后调节电位器“Ω”使指针指示在欧姆标尺“0”位置上,再将测试杆分开,跨接被测电阻两端,指示值见第一条刻度线。
为了提高测试精度,指针所指示被测电阻之值应尽可能指示在刻度中间段,即全刻度起始的20%-80%弧度范围内。
当二测试杆短路时,调节“Ω”不能使指针指到“Ω”刻度的“0”位置时,表明电池电压不足,应更换电池。
(三)直流电压测量:
将测试杆分别插在插口“*”和“+”插孔内,右边旋钮旋至“
”位置上,左边旋钮旋至“
”所测量的直流电压的相应量程位置上,再将测试杆跨(并)接在被测电路的两端。
当不能预计被测电压大约数值时,可将左边旋钮旋至最大量程位置上,然后根据指针指示大约数值,再选择适当量程,使指针得到最大偏转。
测量直流电压时,当指针反向偏转只需将测试杆的“+”、“–”极互换即可。
读数见第二条刻度线。
(四)交流电压测量:
将右边旋钮旋至“
”位置上,左边开关旋钮旋至
所测量的交流电压值相应的量程位置上,测量方法与直流电压测量方法相似。
(五)直流电流测量:
将左边旋钮旋至“
”位置上,右边旋至被测电流
相应的量程位置上,将测试杆插在插口“*”和“+”插孔内,然后将测试杆串接在测试电路中,指示值见第二条刻度线。
(六)交流电流测量:
将左边旋钮旋至“
”位置上,右边旋至被测电流相应量程位置,将测试杆分别插在插口“*”和“+”插孔内,然后将测试杆串接在测试电路中,指示值见第二条刻度线。
(七)被测电阻、电压、电流值的计算:
被测电阻阻值=指针读数
量程值
被测电压(电流)值=(指针读数×
量程)/满刻度
二、万用表使用的注意事项:
为了保护万用表避免不应有的损失,使用中应注意下列事项:
1、使用万用表前,必须熟悉每个转换开关、按钮、旋钮、插孔的作用,了解表盘上每条刻度线所对应的被测电量。
测量前,必须明确要测什么和怎样测,然后拨到相应的测量种类和量程档上。
假如预先无法估计被测量的大小,应先拨到最大量程档,再逐渐减小量程到合适的位置。
每一次拿起表笔准备测量时,务必要核对一下测量种类及量程选择开关是否拨到合适的位置,这是避免万用表损坏的最后机会了。
2、测量完毕,将量程选择开关拨到电压(电流)最高档位置,防止下次测量时不慎将表烧坏。
3、测电流时应将万用表串到被测电路中,测直流电流时还应注意极性,表笔接反,表针会反打,容易把表针打弯。
4、测电流时,若电源内阻和负载电阻都很小,应尽量选择较大的电流量程,以降低万用表内阻,减小对被测电路工作状态的影响。
5、测电压时,应将万用表并联在被测电路的两端,测直流电压时,同样要注意正负极性。
6、严禁在测高压(如220V)或大电流(0.5A)时拔动量程选择开关,以免产生电弧,烧坏转换开关触点。
7、被测电压高于100V时须注意安全,养成单手操作的习惯。
测高压时必须使用高绝缘性的表笔。
8、测高内阻电源的电压时,应尽量选较大的电压量程,因量程越大,内阻也越高,这样表针的偏转角虽然小了,但读数却更真实些。
9、万用表测量高频信号电压时,误差很大。
由于整流元件的非线性,万用表测1V以下的交流电压的误差也很大,万用表不能用于测毫伏级的微弱信号(数字式万用表除外)。
10、不能直接用万用表测量方波、矩形波、锯齿波等非正弦电压。
11、严禁在被测电路带电的情况下测量电阻,否则,极易损坏万用表。
12、测量晶体管,电解电容等有极性元器件的等效电阻时,必须注意两表笔的极性。
或者说正表笔(即红笔,其插座上标有“+
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