1、物理實驗設(shè)計與應(yīng)用,六、研究制流和分壓電路的原理及應(yīng)用 七、磁電式直流電表的改裝與實踐 八、電橋電路的設(shè)計與應(yīng)用 九、示波器的使用與測量,2009年10月,實驗六 研究制流和分壓電路的原理及應(yīng)用,實驗?zāi)康模?1了解各類電阻的應(yīng)用功能，學(xué)會用變阻 器組成制流及分壓電路。 2分析與研究不同負(fù)載電阻對分壓電路分 壓比的影響。 3學(xué)會和設(shè)計用分壓電路來測量各類非電 量。 4學(xué)會和設(shè)計用分壓電路來達(dá)到控制電路 的目的。,實驗儀器：,滑線變阻器、 電位器（單圈及多圈型）、 電阻箱、 多用電表、 直流穩(wěn)壓電源、 開關(guān)、 導(dǎo)線、 水銀或酒精溫度計、 直尺、 量角器、 小燈泡、等。,實驗原理：,電路中電阻變化

2、電流變化 電阻上電壓 負(fù)載電阻上的電壓,電阻符號和實物圖,各種固定電阻,四色環(huán)電阻 R = a b * 10 e 五色環(huán)電阻 R = a b c * 10 e,各種可變電阻,( 2 ) 可調(diào)電阻 a. 微調(diào)電阻 滑線變阻器 膠木板型 瓷板型 有機(jī)實芯型 精密多圈型,可變電阻在電路中的表示畫法,b . 電位器 * 分類,* 電位器阻值變化特性 直線式 （X)、對數(shù)式（D）、指數(shù)式（Z）,1.分析制流電路,當(dāng)C滑至A點，RAC=0時，則,負(fù)載上電壓,電路中電流,當(dāng)C滑至B點， 時，,則：,負(fù)載上電壓,電路中電流,由以上關(guān)系可得到電路內(nèi)相應(yīng)的,電路中電流變化范圍為： 負(fù)載上電壓變化范圍為：,最小,最

3、大,最低,最高,2分析分壓電路,滑線變阻器上的兩個固定端A、B與電源E相接，而負(fù)載電阻RZ是接在滑線變阻器的滑動端C和固定端A或B上。,當(dāng)C點由A B端時，負(fù)載電阻上URZ由0 E，,得到： 1.調(diào)節(jié)的范圍與變阻器的阻值無關(guān)；,2.AC兩端的分壓值可由下式得到： 思考：如果R0取得較小或很大，會怎么樣？,3制流電路與分壓電路的差別及選擇,（1）分析調(diào)節(jié)范圍 分壓電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較大，可從0E； 而制流電路的電壓調(diào)節(jié)范圍較小，只能從,（2）分析細(xì)調(diào)程度,當(dāng) 時，在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)程度基本 上是均勻的，但制流電路可調(diào)的范圍較小；負(fù)載 電阻上的電壓值小，能調(diào)節(jié)的程度較精細(xì)，而電 壓值大時調(diào)節(jié)顯

4、得較粗糙。,(3) 分析功率損耗,使用同一個變阻器，分壓電路消耗的電能要比制流電路的大。 基于以上的差別 a.當(dāng)負(fù)載電阻較大、需調(diào)節(jié)范圍較寬時可選分壓 電路形式 b.當(dāng)負(fù)載電阻較小、功耗較大、需調(diào)節(jié)的范圍不 太大時可選用制流電路形式。 c.若一級電路不能達(dá)到細(xì)調(diào)上的要求，可采用二 級制流電路（或二段分壓電路）的方法來滿足 細(xì)調(diào)的要求。 思考：二級制流電路或二段分壓電路的線路圖是怎樣的？,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,1.設(shè)計與連接一個能滿足細(xì)調(diào)要求的二級制 流電路或二級分壓電路。 思考： a.可變電阻阻值的選取 b.調(diào)節(jié)范圍的考慮,Rz,R2,R1,K,E,Rz,R2,R1,E,K,二級限流電路,二

5、級分壓電路,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,2.分析與研究當(dāng) 為不同時，得到電路的 制流特性曲線IX是怎樣的， 。,I,X,？,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,3.分析與研究當(dāng) 為不同時，得到電路的 分壓特性曲線UX是怎樣的， 。 U,？,X,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,4.設(shè)計一個分壓電路，要求能同時控制二個 不同功率的小燈泡進(jìn)行交替亮暗的變化。 思考： a.電路的形式； b.同時交替亮暗的變化。,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,5.設(shè)計一個分壓電路，要求通過測量電壓的 方式來得到測量高值電阻的目的。 提示：通過分壓的方式串接一個標(biāo)準(zhǔn)電阻R0。,F,V,V,R1,R0,E,設(shè)計與應(yīng)用性實驗內(nèi)容：,6.設(shè)計一個分壓電路，

6、要求通過測量電壓的方式來得到測量一些非電量的結(jié)果（譬如位移量、角度量、溫度量等）。 提示： a.可變電阻的左右移動即為位移量的變化； b.電位器的旋轉(zhuǎn)即為角度量的變化； c.熱敏電阻阻值的變化與其所處的溫度有關(guān)。,實驗七 磁電式直流電表的改裝與實踐,實驗?zāi)康模?1.了解磁電式直流電表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和偏轉(zhuǎn)原理。 2.學(xué)會將磁電式直流電表改裝成多量程的電流表、 電壓表及歐姆表。 3.學(xué)習(xí)和實踐制作必要的實驗裝置。,實驗儀器：,磁電式直流電表（50100A）、各種阻值電阻、各種工具、多用電表、直流電源、交流電源、滑線變阻器、電阻箱、插件板、導(dǎo)線等,實驗原理：,指針偏轉(zhuǎn)的磁電式直流電表是物理實驗中的基本儀

7、器之一，其內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)見下圖。,1.將微安表改裝成歐姆表如圖所示,A,歐姆表,E,R0,RX,假設(shè)E1.5V,滿刻度電流值,中心刻度電流 對應(yīng)的電阻值,2.將微安表改裝成毫安表,設(shè)電表的原有量限為I0（ ），現(xiàn)要設(shè)計成能測量最大值為50mA的 電流表，應(yīng)考慮設(shè)法與表頭并聯(lián)一個電阻起到分流的作用.,R1=?,IR1=0.05A-I0,0.05A,I0,Rm,Rs,3.將微安表改裝成直流電壓表,初始的電流表要用以測量電壓，其測量電壓值為,為了能測量較高的電壓，則設(shè)法通過外接串聯(lián)電阻來起到分壓的作用，即將微安表不能承受的那部分電壓降落在分壓電阻RS上，見圖5。,Ig,Rg,RS,Ug,5V,50V,

8、R1,4.將微安表改裝成交流電壓表,由于微安表是直流型的，要能測量并讀出交流電壓值，則需 要將被測的交流信號轉(zhuǎn)換為微安表能檢測的直流信號。,計算時要將輸入端的交流電流值,按總效率換算成輸出端為直流電流值,，,R內(nèi),實驗內(nèi)容：,1測出微安表頭（50A）的內(nèi)阻值（可有多種測 量表頭內(nèi)阻的方法）。 提示： （1）半偏法測量內(nèi)阻 （2）替代法測量內(nèi)阻 （3）電橋法測量內(nèi)阻 等其他方法,半偏法測定電表內(nèi)阻,替代法測定電表內(nèi)阻,直流電橋法測電阻 實驗線路和測量方法,實驗內(nèi)容：,2將微安表改裝成如下規(guī)格的多用電表： （1）滿量程為5mA的直流電流表 （2）滿量程為50mA的直流電流表 （3）滿量程為5V的直

9、流電壓表 （4）滿量程為50V的直流電壓表 （5） 的歐姆表 （6） 的歐姆表 （7）滿量程為10V的交流電壓表,實驗八 電橋電路的設(shè)計與應(yīng)用,實驗?zāi)康模?1.了解電橋電路測量電阻變化的特點。 2.學(xué)會組合電橋電路的原理。 3.拓展電橋電路的應(yīng)用及非電量的檢測。,實驗儀器：,直流穩(wěn)壓電源、 電阻箱多個、 滑線變阻器多個、 多用電表、 檢流計 溫度計、 熱敏電阻、 AD590、 恒溫器、 加熱器、 開關(guān)、 導(dǎo)線等,實驗原理：,電橋電路本質(zhì)上是利用電阻與 電阻間的電位比較方式來判斷 橋路間的平衡性，然后根據(jù)不 同橋臂上電阻之間的比例關(guān)系 來得到某一被測電阻值。,實驗內(nèi)容：,1.通過各器具的組合，連

10、接一個測量電阻的 電橋電路，測出某一電阻值，并設(shè)法求得 電橋的靈敏度。,實驗內(nèi)容：,2.用熱敏電阻作為測溫器件，設(shè)計一個電橋 電路，并組成測量及控制溫度的系統(tǒng)。設(shè) 法制作一個電子溫度計。,實驗內(nèi)容：,3.用AD590集成電路溫度傳感器作為測溫器件，通過電橋電路，實現(xiàn)對溫度的測量及控制。,實驗九 示波器的使用與測量,實驗?zāi)康模?1.學(xué)會示波器的使用與操作方法 2.了解示波器顯示交變電信號波形的基本原 理 3.學(xué)會用示波器檢測各種電信號的方法,實驗儀器：,示波器（雙蹤）、 多用電表、 交流信號發(fā)生器、 電阻箱、 電容器、 電感線圈、 導(dǎo)線等,實驗原理：,一示波器的構(gòu)造與基本原理 示波管、掃描發(fā)生器

11、、同步電路、水平軸和垂直軸放大器、電源。,示波管,示波管是示波器用以顯示各種波形的核心部分，在一個 抽成高真空的玻璃泡內(nèi)裝有各種電極； 即：電子槍（陰極、柵極、陽極）、 偏轉(zhuǎn)極（X偏轉(zhuǎn)極和Y偏轉(zhuǎn)極）、 熒光屏等。,掃描發(fā)生器,被測的交變電信號加到一對Y偏轉(zhuǎn)極上，而在一對X偏轉(zhuǎn)極 上則加由示波器內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒波電信號，用以產(chǎn)生掃描 作用。即波形圖是函數(shù)曲線的一部分，X與Y兩對偏轉(zhuǎn)極上 的電信號在示波管上合成的效果見下：,同步電路,同步電路是為了示波器在工作時時能觀察到 穩(wěn)定的波形而設(shè)定的電路，則要求X方向的 起始掃描相位每次都相等，即要求掃描電壓 周期Tx為被測電壓周期Ty的n倍（n1、2、 3

12、、）。,同步電平調(diào)整旋鈕,水平軸與垂直軸放大器,為了觀察電壓幅度不同的電信號波形，示波 器內(nèi)設(shè)有衰減器和放大器，能起到對外來小 信號的放大及大信號的衰減作用，使觀察到 的波形適中。在示波器的操作面板上，通常 有可分別控制X、Y兩方向的調(diào)節(jié)旋鈕。,X掃描檔調(diào)節(jié)旋鈕,Y1衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕,Y2衰減檔調(diào)節(jié)旋鈕,5.電源,示波器上的一切供電系統(tǒng)均有電源部分供給。,1.觀察波形 （校準(zhǔn)基準(zhǔn)方波信號 譬如：1KHZ、50mV）,實驗內(nèi)容,2.測量交變電信號的電壓值,讀數(shù)與計算： 讀其y方向上的高度,3.測量交變電信號的周期與頻率值,在x方向上讀其峰峰間距,T,4.測量兩交變電信號間的相位差值,5.設(shè)計并制作一個移相器,可通過電阻與電容組合后在交流電路中形成的相 位變化原理來設(shè)計制作一個移相器，要求通過改 變其中電阻的阻值變化后，能在顯示屏上觀察到 電路中的相位差變化情況。 提示： 用電容與電阻相連接后產(chǎn)生一定的相位差 （一級RC移相電路）,輸入 交流信號,輸出有相位差的交流信號,C,R,6.用示波器測量非電量,在熟悉了示波