大学物理实验指导书电子版

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1、-大学物理实验指导书(电子版)上海海运学院目录绪论 3实验数据的处理方法7实验一.长度的测量 9111317 18- 19222426实验十.示波器的使用 283638偏振光的研究394246495255586266697377绪论早在五十年代，我国物学家钱三强就指出：今天的科学技术开展可以概括为科学技术化和技术的科学化，也就是说：科学和技术关系越来越密切，科学与技术相互渗透。因此教育界普遍关心的问题，不仅是工艺和设计程序的传授而应把重点放在创造精神和研究能力的培养上。为此，必须注意和加强学生实验技能的培养和训练。加强实验技能的培养，不是一门普通物理实验课所能完成的，各种实验技术都是一门专门的

2、学问，但是任何复杂的实验工作总离不开根本物理量的测量。一物理实验课的任务主要有下述三个方面：1. 对学生进展实验根本知识、方法、技能技巧方面的培养的训练。要求学生掌握一些常用物理量的测量方法，根本上具备观察现象测量数据。处理和分析结果到完整地写出实验报告的能力。2. 在实验中通过自己动手、观察、测量、分析、更深入理解物理理论。3. 培养严肃认真、实事求是的科学作风和保护国家财产、遵守纪律的优良品德。二测量与误差1. 根本概念测量可分为直接测量与间接测量两种。直接测量就是用量具或电表直接与被测之量比拟所得的量。间接测量就是测出与待测量有一定关系的诸量，然后计算出该待测量。一个物理量在客观上有着确

3、定的数值成为真值。测量值与真值之间的差异称为误差。误差按其产生原因与性质分为两类： 系统误差产生系统误差的主要原因：仪器、测量方法和计算方法的不完善。 偶然误差产生偶然误差的主要原因：人的感觉器官的限制及实验环境等干扰。偶然误差的出现服从统计规律，因此通过屡次测量求平均值的方法可以减小偶然误差。 粗大误差明显超出规定条件下预期的误差。实验中尽量防止。2不确定度测量不确定度是表征被测量量的真值以一定的概率落在*一个量值范围内的不肯定程度的一个估算。一般用表示。不确定度分类： A类不确定度：统计分析方法评定，记作； B类不确定度：非统计分析方法评定，记作； 合成不确定度：将A类不确定度和B类不确定

4、度用一定规则合成，常用公式。3直接测量结果的不确定度计算对*个物理量测量几次，每次测量结果分别为，求出算术平均值：求标准偏差 贝塞尔公式A类不确定度系数查书本第六页 表1 注：测量次数6到10次时B类不确定度查书本第七页表2合成不确定度结果表示不确定度与测量结果平均值之比称为相对不确定度。4 间接测量的不确定度计算设，则不确定度传递公式： 结果表示：三有效数字及其运算1. 什么叫有效数字？在测量和计算时，正确而有效地表示测量和运算结果的数字，称为有效数字。它由假设干位可靠数加一位估计数构成。2. 处理有效数字时应注意几点： 凡数字后面的0是有效数字； 在数字前面的0不是有效数字； 有效数字与小

5、数点位置无关。3. 运算规则 加减法只保存一位可疑数字； 乘除法以最少有效数字位数为标准； 不确定度的有效数字只取一位。计算结果的表示要求：保存一位有效数字，和对齐四实验报告的要求实验报告两个局部来完成，在实验之前先作预习局部。预习前留一页空白页在实验完毕后再完成实验局部，数据数据写在预习前空白页，预习局部和实验局部的报告做在同一份实验报告纸上。实验报告包括：1. 实验名称。 2. 目的要求.。 3 .简单原理。4. 步骤。 5.使用器材。 6.记录和计算。7. 误差讨论和分析其中1，2，3，4为预习内容五习题答案11公里公里公里2毫米=毫米米24530.1 0.0001 单位3 4564(1

6、)(2) (3) (4)5(1)(2)(3)678.*97531y实验数据的处理方法在物理实验中，选择好的数据处理方法十分重要。常用的有图示法，图解法，逐差法等。一、 图示法任意两个物理量之间的关系即可从用一个解析函数表示，这时图示法就成为一种主要的表示方法了，图示法的另一优点是物理量之间的关系，可用曲线表示，一目了然。在很多场合下应用图线来解决实际问题十分方便，因此图示法是实验技能中的一项根本功，应该很好地掌握它。具体作法如下：1. 作图必须用毫米方格纸。2. 确定坐标确定纵坐标和横坐标分别表示哪个物理量，通常以横坐标为自变量，纵坐标为因变量并划两条粗线表示纵轴和横轴。写上坐标名称、单位，并

7、在两个坐标轴上每隔一定的距离写上标度。标度时应做到： 图上观测点的坐标读数的有效字位数要能表示出估读位。 标尺的选择应使图线显示其特点。标度应划分得当，以不用计算就能直接读出图线上每一点的坐标为宜。通常取1：1，1：2，1：5的比例。 使图线占据图纸的大局部，不要偏于一角或一边，可以采用横轴和纵轴的标度不同，或者两轴交点不从零开场标值，以便调整图线的大小和位置。3. 画实验点及描绘曲线画点将实验点用+、，等符号说明在图纸上，同一曲线上的坐标点要用统一符号。联线穿过所有实验点画出的代表曲线，画点联线应注意两点： 用削尖的硬铅笔 用透明的直尺或曲线板写图名在图纸上端空旷位置写出实验名称、图纸名称。

8、二、 图解法由实验求得两物理量的关系曲线后，利用此曲线可以求得第三个物理量，这种方法称为图解法。物理实验中遇到的图线大多是直线，故可用直线方程式表示：求直线的斜率和截距的方法如下：在直线的两端任取a和b，用与实验点不同的符号将它们表示出来，并在旁边注明坐标读数。然后将该二点坐标值代入直线方程式解之，得直线的斜率如果*轴起点为零，则可直接从图上读出截距，因*=0时，y=y0否则在求出斜率m后，以直线上任一点的坐标*，y带入中即可算出截距yo，于是得到和实验图线相适宜的经历公式了。举例：如根据欧姆定律：V=RI，根据二点公司求直线斜率的方法可得三、逐差法逐差法是物理实验中常用的数据处理方法之一。逐

9、差法就是把实验测量数据逐项相减，或分成高、低两组对应项相减。例如测得八组数据。用逐差法可以得到这样处理了以充分利用数据，保持了屡次测量的优点。实验一 长度的测量一. 目的要求1. 学习误差及有效数字的根本知识2. 掌握游标原理，学会正确使用游标卡尺3. 学会正确使用螺旋测微仪，了解其构造和原理二. 原理物理实验中最常用的长度测量仪器是游标卡尺，螺旋测微器千分尺，通常用量程和分度值表示这些仪器的规格。量程是测量范围；分度值是仪器所表示的最小分划单位。分度值的大小反映仪器的精细程度，洋来说，分度值越小，一起越精细，仪器本身的允许误差响应也越小，学习使用这些仪器，要主义掌握它们的构造特点，规格性能，

10、读数原理，使用方法及维护知识等。1. 游标卡尺构造游标卡尺又主尺和游标组成。包括卡尺的主尺，刀口，钳口，尾尺各个组成局部。原理 游标的个分度格长与主尺的个分度格长相等，设主尺的最小分度值通常为，游标的最小分度值为，则 ，就称为游标的精度值，常用的有，两种。测量 用钳口或刀口卡住物体，进展读数。2.螺旋测微器千分尺螺旋测微器构造的主要局部是一个微动螺旋杆，螺距是，因此，当螺旋杆旋转一周时，它轴线方向只前进，螺旋杆和螺旋柄连着的，在柄上附有沿园周的刻度，共有50等分格，当螺旋杆沿轴线方向前进0.5/50mm，即时，螺旋柄上的刻度转过一分格，这就是所谓机械放大原理。读数时，从固定标尺上读出鉴格数每格

11、，以下的读数则由螺旋柄园周上的刻度读出，估读到这一位上。使用时先要记录初读数。三. 实验内容：用游标卡尺测薄片尺寸图1-1并计算薄片的面积；用螺旋测微器测金属丝的直径并计算其横截面积值；用游标卡尺测量金属棒尺寸并计算其体积。1.使用游标尺时，一手拿物体，另一手执尺，要特别注意保护量爪不磨损，使用时轻轻把物体卡住即行读数，不允许用来测量粗糙的物体，并切忌把夹紧的物体在卡口内挪动。2.使用螺旋测径器，记录零点读数，并对测量数据作另点修正，螺旋测径器的另点可以调整，可见仪器说明书。3.记录另点及将待测物体夹紧测量时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，不要直接拧转螺杆，以免夹得太紧，影响测量结果及损坏仪器，

12、只要听到在转动小棘轮时发出喀喀的声音，就不要再推进螺杆而可以进展读数了。图1-1五.参考数据：使用的三种工具游标卡尺，螺旋测微计，米尺的B类不确定度分别为,1. 单位：mm工程 次数123456平均abch周长L=2(3.075+3.206+1.804)=L=LUL0.1 (mm)面积S=ab-ch=3=9352初读数次数工程123456平均直径d长度L电阻丝截面积：次数工程123456平均外径D1内径D2高H实验二 测定钢丝的杨氏模量1学会测量杨氏弹性模量的一种方法；2掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理；3学会用逐差法处理数据。二原理任何物体在外力作用下都要发生形变，根据虎克定律：2-1（1

13、） 式中比例系数就称为材料的杨氏弹性模量，即2-2外力 ，钢丝伸长量 ，钢丝截面积 ，钢丝原长度本实验采用光杠杆放大法测量微小长度值，其结果比拟准确。 图2-1为光杠杆放大原理图。开场时光杠杆反射镜与标尺在同一平面，在望远镜中读到标尺读数，当钢丝受力伸长时带动光杠杆反射镜后足尖下降，镜面发现转动一个微小角度，这时在望远镜读数为，为放大后钢丝伸长量，因为角度微小图2-1假设很小， 得所以：式中S钢丝横截面积，N小镜偏转前后的读数差，b光杆杆常数，D为两次反射镜面与标尺的距离。三光路调节：1、将光杠杆前两足尖放在平台槽内，后尖放在圆形托盘上，并使平面镜与平台面积本垂直。2、调节望远镜高度，使其与光

14、杠杆根本处于等高位置。3、调节二次反射镜的倾角螺丝，看到照明标尺在光杠杆反射镜的二次反射像。4、将望远镜对准照明标尺在光杆杆里的像，注意等高同轴要领。四测量步骤1、按下数显屏的开关键，显示屏显示”。2、将数据拉力从*一负载开场，先测加载过程，每间隔2Kg记录8个数据。隔1-2分后，每减少2Kg记录一次读数，记入表格中。、测量完毕后调节液压调节螺杆到最外端，使显示屏显示后关闭电源。、用钢卷尺测出二次反射镜面到标尺距离。、用螺旋测微计测出钢丝直径。、取下光杆杆，在白纸上印出三个点，测高。、用钢卷尺测量钢丝长度。五参考数据1、标尺读数记录次数i拉力示值Kg加载Pi (cm)减载Pi(cm)Pi=(P

15、i+Pi)/2 (cm)逐差值cmNi=Pi+4-Pi081102123144165186207222、钢丝直径d 千分尺的仪器误差取 初读数mm次数12345平均d(cm) 3、其他数据测量标尺到二次反射镜距离D=，钢丝长度,光杠杆腿长b=六考前须知：1、对于钢丝不直或钻头夹具夹的不紧将出现假伸长，为此，必须用力将钻头卡夹紧钢丝。同时，在测量前应将金属丝拉直并施加相当的预拉力。2、对于钢丝在加外力后，要经过一段时间才能到达稳定的伸长量，这种现象称为滞后效应，这段时间称为驰豫时间。为此每次加力后应等到显示器数据稳定后再进展测量读数。3、本实验所用的数字测力秤的误差为。实验三 扭摆法测定物体转动

16、惯量转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是说明刚体特性的一个物理量。刚体转动惯量除了与物体的质量有关，还与转轴的位置和质量分布即形状、大小和密度分布有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件，电动机转子和枪炮的弹丸等。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进展转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其其它参数的测定计算出物体的转动惯量。1熟悉扭摆的构造，使用方法，掌握数字式计时仪的正确使用；2掌握用扭摆测定几种不

17、同形状物体的转动惯量，并与理论值进展比拟；3改变滑块在细长杆上的位置，验证转动惯量平行轴移动定理。二实验原理扭摆的构造见图3-1所示，在其垂直轴1 上装有一根薄片状的螺旋弹簧2，用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，使摩擦力矩降低。图3-1 扭摆构造图将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开场绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度成正比，即3-1式中，K 为弹簧的扭转常数。根据转动定律式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度，由上式得3-2令，且忽略轴承的摩擦阻力矩，由式3-1与3-2得2

18、上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性：角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为Acost式中，A 为谐振动的角振幅，为初相位角，为角速度。此谐振动的周期为T23-3利用公式3-3测得扭摆的摆动周期后，在I和K 中任何一个量时即可计算出另一个量。假设仪器的弹簧扭转常数K为值，则可算出物体的转动惯量：3-4实验中可用一个几何形状有规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，计算出仪器弹簧的K值。假设要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，由公式3-4即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。理论分析证明，假设质量为

19、的物体绕通过质心轴的转动惯量为，当转轴平行移动距离时，则此物体对新轴线的转动惯量变为。这称为转动惯量的平行轴定理。值的计算是本实验中必须解决的，由于圆柱绕其中轴的转动惯量理论值需要测量的量少，且测量的精度也比拟高，因此我们这里以圆柱的转动惯量理论值作为求值，圆柱的转动惯量为(3-5)圆柱与盘的转动量实验值为 (3-6)盘的转动惯量实验值为(3-7)柱的转动惯量实验值为(3-8)由(5)、(6)、7、8可得 3-9于是9就可以作为值的测量式。由于各台仪器的弹簧形状各不尽同，因而值也不一样。三实验步骤1用游标卡尺分别测出圆柱体的外径，金属圆筒的内径、外径、球体直径，滑块的内径、外径和长度，用钢皮尺

20、测金属细长杆长度各测量3次。记入表3-1中。2调节扭摆基座底脚螺丝，使水准仪气泡居中。3装上金属载物盘，并调整光电探头的位置使载物盘上档光杆处于其缺口中央且遮住发射接收红外光线的小孔，测定其摆动周期。记入表3-2中。4. 将塑料圆柱体垂直放在载物台上，测出摆动周期。记入表3-2中。5. 用金属圆筒代替塑料圆柱体，测出摆动周期。记入表3-2中。6. 取下载物金属盘，装上球体并测出它的摆动周期。记入表3-2中。7. 取下球体，装上金属细杆金属细杆中心必须与转轴重合，测出摆动周期。记入表3-2中。 8. 将滑块对称的放置在细杆两边的凹槽此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00，10.00，15.00，

21、20.00，25.00厘米，测定细杆的摆动周期。记入表3-4中。9. 记下塑料圆柱体、金属圆筒、实心球、金属细杆和滑块的质量。四参考数据1. 测量各种形状物体的转动惯量 单位：10-2m 次数 工程123平均塑料圆柱体外径D柱金属圆筒内径D内金属圆筒外径D外实心球直径D柱金属细杆长度L滑块内径d内滑块外径d外滑块长度L1 工程 内容金属载物盘载物盘金属圆筒实心球载物盘塑料圆柱体金属细杆摆动10周期所需的时间s123平均周期TS质量：,，,物体名称转动惯量理论值(*10-4kgm2)转动惯量实验值(*10-4kgm2)百分误差金属载物盘塑料柱体0.04%金属圆筒0.3%实心球01%金属细杆0.1

22、%二滑块的质心绕转轴的转动惯量理论值I滑块=2m滑+m滑=0.8138 *10-2kgm2其中：d外为滑块的外径，d内为滑块的内径，L1为滑块的长度。2. 验证转动惯量平行轴定理：滑块质心离转轴距离*10-2m5次摆动周期5TS摆动周期S实验值10-2kgm2 理论值I=I细杆2 m滑*2I滑块10-2kgm2 百分误差0.2%0.04%0.02%0.04%0.01%思考题解答：1. 怎样测量不规则物体的转动惯量？答：先用的转动惯量测出装置的K值，然后设计一个能使该物体能以要测的转动惯量的轴转旋转的装置，按实验介绍测量其转动惯量，最后将该不规则物体固定于装置上，测出两者复合转动惯量，再求出该物

23、体的转动惯量。2. 假设两个滑块不对称放置时，怎样验证平行轴定理？答：只将验证公式中的项换成,其中、分别为滑块1和滑块2离转轴的距离。实验四 空气比热容比测定实验1用绝热膨胀法测定空气的比热容比；2观测热力学过程中状态变化及根本物理规律；3学习气体压力传感器核电流型集成温度传感器的原理及使用方法。二、实验原理气体的比热容比，也可称为气体的绝热系数，它是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。如图4-1所示，实验时先关闭放气阀，将原处于环境大气压强，室温的气体送入储气瓶。这时关闭充气阀，取瓶内一局部气体为研究对象，这局部企图状态为。然后突然翻开放气阀放气，放气过程可认为是绝热膨胀过程，放气完毕

24、关闭阀门，这时瓶内气体状态为，为储气瓶容积。在关闭放弃阀后，温度将伸高，当温度到达，这时记作状态。绝热膨胀过程：I到II状态，有 4-1图4-1 P-V图I到III为等温线有： 4-2由12式得到： 4-3三、实验步骤 1用ForTon式气压计测定大气压。开启电源并预热20分钟。 2把放气阀关闭，充气阀翻开，用打气球把空气缓缓地打进储气瓶，用压力传感器和温度传感器测量压强均匀稳定时的压力和温度记录进表格。 3突然翻开放气阀，当储气瓶的压力降低至环境大气压强时迅速关闭放气阀。 4当储气瓶温度上升到记下储气瓶压强。5用公式3计算比热容比数值。四、参考数据：mV(mV) mV(mV)1167考前须知

25、：1翻开放气阀放气时，当听到放气声完毕应迅速关闭放气阀，提早或推迟关闭放气阀都会影响实验结果。 2实验要求环境温度根本不变，如发生环境温度不断下降的情况，可在远离实验仪器处适当加温，以保证实验正常进展。实验五 线膨胀系数测定一、实验目的1测定铁、铜、铝棒的线膨胀系数；2测量其他固体物质的线膨胀系数；3分析影响测量精度的诸因素；4观察*些合金材料在金相组织发生变化温度附近出现线膨胀的突变现象；5掌握使用千分表和温度控制仪的操作方法。二、实验原理物质在一定温度内，原长为的物体受热后伸长量与温度的增加量近似成正比，与原长也成正比，即。一般固体在温度升高时，它的长度将发生变化。固态物质当温度改变时，其

26、长度变化与在时的比值，成为该物质的线膨胀系数。如果一根金属棒在时长为，则在温度为时的长度为：。实际上金属的线膨胀系数不是一个常数，只是在*一温度区域内近似与常数。三、实验步骤1接通电加热器与温控仪输入输出接口和温度传感器的航空插头。2旋转千分表固定架螺栓，转动固定架致使被测样品能插入紫铜管内，再插入低导热体，用力压紧后转动固定架，在安装千分表架时注意被测物体与千分表测量头保持在同一直线。，固定架给予固定。然后稍用力压一下千分表滑络端，使它与绝热体有良好的接触，再转动千分表圆盘读数为零。4接通温控仪的电源，设定需加热的数值，一般可分别增加温度为，。按确定键开场加热。5每次设定温度测完后，按复位键

27、，重新设定所需温度，当显示值上升到大于设定值，电脑自动控制到设定值，正常情况下在左右波动。当温度到达设定温度附近与设定温度相差，例如温度到达时，千分表的指针根本不动，学生可记录千分表的读数，为了计算方便，到达下一个设定值时，也要记录千分表读数6换不同金属样品，分别测量并计算各自的线膨胀系数。四、电加热箱的构造和使用要求1使用要求1被测物体尺寸控制于；2整体要求平稳，因伸长量极小，故仪器不应有振动；3千分表安装适当固定且与被测物体有良好的接触读数在处较为适宜，然后在转动表壳校零；4被测物体与千分表探头需保持在同一直线。2构造如图5-1五、恒温控制仪使用说明1面板操作简图如图5-22使用要求1面包

28、电源接通数字显示为FdHc表示该公司产品符号，A*.*表示当时传感器温度，b=.=表示等待设定温度。2按升温键，数字由零逐渐增大至所需的设定值，最高可选80度。3如果数字显示高于设定的温度，可按降温键直至到所需的温度设定值。4当数字设定值到达实验者所需的值时，可按确定键，开场对样品加热，同时指示灯亮，发光频闪与加热频率成正比。5确定键也可用作选择键，可观察当时的温度值和先前的设定值。6实验者如果需要改变设定值可按复位键，重新设置。实验六 常用电学仪器的使用一实验目的1了解电路的组成和各局部的作用；2掌握常用电学仪表的性能、用法、正确连接电路的方法；3用欧姆定律测量未知电阻；4。学习作图法分析和

29、处理问题。二常用电学仪器介绍一般用电线路中，通常总是由电源、用电设备负载、控制设备、测量仪表等局部组成的。这些局部用导线连接通路，称为电路。一、 电源电源是把其他形式能量转换成电能、提供电路能量的装置。电源分为直流电源和交流电源两种。交流电源：用符号AC或表示交流电。常用的交流电有380V和220V两种，频率为50Hz。直流电源：用符号DC或表示直流电。常用的直流电有干电池，蓄电池和晶体管稳压电源等。直流电源使用时，正负极不能接错，要严防短路，以免电流过大损坏电源。二、 电阻电阻可用来改变电路中电流、电压的大小。电阻分为固定式和可变式两种。下面介绍常用的两种可变电阻。1滑线变阻器滑线变阻器有两

30、种接法1变流器接法：如图6-1所示。2分压器接法：如图6-2所示。图6-1 变流电路 图6-2 分压电路2旋转式电阻箱实验室常用的Z*21型直流电阻箱的面板如图6-3a，其内部是假设干个采用锰铜合金线绕成的具有高稳定的固定电阻元件，按一定的方式接在特殊的变换开关装置上组成，如图6-3b。图6-3 Z*21型直流电阻箱面板上有六个开关旋钮和四个接线柱。每个旋钮的圆盘上都标有0、1、2、9等数字，靠旋钮边缘的面板上刻有箭头，并有0.1、1、10、等字样，这些数字为倍率。表1电阻箱各旋盘倍率的准确度旋盘倍率110100100010000准确度5%0.5%0.2%0.1%0.1%0.1%三、 磁电式仪

31、表磁电式仪表测量的是偏转角度，把电流的标准量变换为角度的标准量，然后与被测流的标准角度相比拟，实现比拟测量。 1直流检流计或将被测的量进展*种变换后才能实现的直接比拟测量的方法称为间接比拟测量法。检测电路中有无电流通过即电流方向的一起称为检流计。磁电式检流计有指针式和复射式两种。磁电式检流计的主要技术特性是：1电流常数：即检流计指针在标度尺上偏转1小格所代表的电流值。2内阻：检流计内部的电阻。3使检流计指针以最短的时间稳定在平衡位置而不振动的外电路的电阻称为外临界电阻，这段时间称为阻尼时间。2直流电流表直流电流表示在检流计两端并联低电阻，电表的零分度线在标度盘的最左端。 通常在电流表上串联分压

32、电阻就构成了电压表。 直流电流表、电压表的主要参数： 量程：即满刻度电流或电压值。内阻：通常电流表内阻非常小，以减小电流表的电压降，电压表的内阻非常大，以防止对电路产生分流作用。精度等级：电流表，电压表的精度等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共7个等级，准确度为级的电表简称为级电表，其测量最大误差允许为：为所用电表的量程表常用电学仪表的符号介绍考前须知：1使用前如果磁电式仪表的指针不在零分度线上，可用小螺丝刀或接线叉轻轻旋转零调节器，使指针指零，成为机械调零。 2读数时的视线应正对指针并于标度盘垂直。对附有反射镜的标度盘，只能在指针与指针在反射镜中的像重合时才能读取

33、数据。仪器布置和电路连接：操作之前，首先把电路图中每个符号代表的意思、各仪器的作用搞清楚。对初学者，可按电路图布置仪器。接线能力提高后，应按照接线方便，易于操作，易于观察，保证平安的原则布置仪器 从电源正极开场，按电路分回路逐个接线。3检查 接好电路后，先复查电路连接是否正确。确认无误后，请教师检查，经同意后接通电源进展实验。4通电 在通电合闸的同时，应仔细观察整个电路上的所有仪器。 5拆线，归整 测的实验数据后，先断开电源。用理论知识判断数据是否正确，确认后才能拆线。 用安培表和伏特表测定电阻 根据欧姆定律，如果测得了通过电阻的电流强度和两端的电压，即可利用求出阻值。 常用测量电路有两种，如

34、图6-4和图6-5所示。对于一定的阻值选用适当的电路测量。图6-4 内接法 图6-5外接法1开关放在断开位置，按图6-4将器材布置在适当位置，然后连接导线，经教师检查无误后通电。 2调节稳压电源使输出电压E为1011伏，调节滑线变阻器，使电流表和电压表有适当的读数，逐次记录下相应的电流值和电压值。为了作图方便，电压应取等间隔的整数值。 3改换另一种线路，重复步骤1、2。 4将换成，重复步骤1、2、3。 5记下和上的标称值。四.考前须知： 1接电线时不得带电操作，即必须让电源处于断电状态下接线。 2测量大电阻时，电流表用小量程。测量小电阻时，电流表用大量程。实验七 惠斯登电桥测电阻 1、学会用惠

35、斯登电桥的方法测定未知电阻的方法2、掌握箱式惠斯登电桥和检流计的使用方法电桥是一种以测量电阻或与电阻有一定函数关系的参量加温度的比拟式仪器，它是通过被测电阻与标准电阻进展比拟而获得最后测量结果的。惠斯登电桥由四个电阻臂串联成一个封闭器边形，相交于a,b,c,d四个顶点，在a,c两顶点接电源u称电源对角线，则在b,d两顶点接电源u称电源对角线，就可构成一个电的通路，电源和检流计好象答接在两对顶点间的桥一样，故称之为电桥。工作原理：惠斯登电桥含有三个电阻和待测电阻，当变动电阻，总可以使检流计G中的电流，此时说明故或可简记为电桥线路相对臂的电阻乘积相等。惠斯登电桥用于测量中值电阻110，惠氏电桥主要

36、特点是使用方便，测量时，除电源和检流计及保护电阻外，不需要其它附件，测量范围广，精度较高。在滑线式电桥中，我们用电阻来代替。三.实验步骤：（1） 按图接线，保护电阻用10的线绕式电位器。R用标准电阻箱，先测量。2使R=0，滑线上滑动接能器放在导线中央处，先按下电源的开关k，再按上滑动接能点C，观察检流计偏转方向。3调节电阻箱R为一任意数值，假设为200，按步骤2观察检流计偏转方向，假设二次检流计指针偏转方向相反，则电阻的值应较0欧姆为大，较200欧姆为小。4用同样的方法继续调节R，使检流计指针不偏转为止，然后把保护电阻调至0，再调节滑动接能点，使检流计指针不再有偏转为止，记录R，之值，即可算出

37、。5对调R和的位置，重新测量一次。6用同样的方法测量另一电阻和的串联、并联值。7用箱式惠斯登电桥重测一遍。附：箱式惠斯登电桥使用方法。图略比例臂即B为电源开关，C为检流计开关。四只转盘电阻即为电阻箱R，先使检流计指针与0重合，被测电阻接到两接线柱上，适当调节此比例臂与R的阻值，使按钮B和G按下时，检流计没有电流流过，则可由，得出之值四. 参考数据 滑线式惠斯登电桥测量未知电阻(对调前)(对调后)1973224792待测电阻的不确定度为：的计算方法参照实验六常用电学仪器中有关旋转式电阻箱的讲述。 箱式惠斯登电桥测量 未知电阻比例臂120002000125062506实验八 电位差计测电动势一.目

38、的要求：1 研究电位差计的原理、滑浅式电位差计的构造成。2 用电位差计测定电池的电动势。3 应用电位差计校准伏将计的读数。二.原理：直流电位差计是目前电工仪表检修中不可缺少的标准仪器，它的优点是可以测量一般 电工仪表扬不能测量的微小电势，从几微伏到几伏。并且损耗被测电势的能量极小，因此，在测量时，不会使被测电动势失去原来的数值。如果配以一定的标准附件，如标准电阻，分压箱米，还可以测量电流，较高的电压、电功率、电阻等等，用途较广。线路原理见实验讲义二、实验方法：1取50.93 cm ，那时双刀双掷开关打向。 调节R，使检流计无偏转，些时伏/cm, (2) 开关倒向，调节，些时检流计无偏转，记下的

39、长度， (3) 校准伏特计读数，按图将分压器线路接好，将板向电压表处，用电位差计测量的电压值校正伏特计上的读数，调节滑线变阻器R使伏特计的读数分别0.250V，0.500V，0.750V，1.000V，1.250V，1.500V等约为6个数据，同时用电位差计测出各相应的伏特数。1 检流计指针一直往一边偏转，应检查电源是否翻开，电源正负与标准电池正负相接无误，或标准电池接线不佳。2 辅助电源E用劲V，不得取任意值。辅助电源的电压值与电阻系AB、限变变阻器R阻值此实验中采用110相匹配使电阻丝统每厘米上的电压降为0.02V。： 1电位差计直接读数法的调整，要注意电源电压E辅助电源线变阻器值和木板报

40、式电位差计阻值的配合，使上的电压降能调节1.0186V，即E必须大于2V。 2注意E、E、E正极必须与正极相接，负极与负极相接，如正负极接反，电位差计算无法处于平衡位置。 3指针式检流计前必须串联保护电阻，用可调电阻箱、电位器或固定电阻10K左右都可。 4测量E的值须根据理论上的计算大致范围内去测量，不要盲目的在电阻丝上找取数值。 5图-2中因分压器R，所以，E处没有加开关，这样尽管线路一直接通，但耗电量还是较小的。 6调节R使电阻丝上每cm上电压降为0.2伏后，一般情况下不须再调节，如测量时间过长或线路有所变动时，仍需再调节，使线路何持标准化状态。五. 参考数据： cm cm 伏特表读数V电

41、位差计长度读数电位差计电压读数电位差计读数伏特表读数V0用毫米方格纸作图，横坐标为伏特表读数，纵坐标为电位差计读数-伏特表读数。实验九 电表改装 微安表只允许通过微小的电流，一般只能测量很小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压，就必须进展改装以扩大其量限，经过改装的微安表具有测量较大的电流、电压和电阻等多种用途。假设在表内再配以将交流变直流的整流电路，则它还可以测量交流电压等有关量。一、分流法扩大直流电流表的量程分流电阻与表头内阻及扩大倍率的关系：9-1式中,为表头内阻，为量程扩大倍数。二、分压法把电流表改装成电压表 分压电阻与改装表的量程V，电流表量程I0和表头内阻的关系： 9-2

42、式中：V 改装后电压量程； I0 改装前电流表的量程；改装前电流表内阻。二. 实验步骤：图9-1 电流表扩大量程 图9-2电流表改装成电压表100A电流表改装成01000A电流表 (1).查电流表身上的电流表内阻 (2).利用9-1式计算并联电阻 (3).用一个电阻箱作为并联电阻，然后并联在0100A电流表，组成一个01000A电流表 (4).按图9-3接线，用一个01000A电流表校正改装的01000A电流表1000A电流表改装成010V电压表 (1).计算以改装好的01000A电流表内阻 (2).利用92式计算分压电阻的值 (3).用一个电阻箱作为，然后将其串接在01000A电流表上，组成

43、一个010V电压表 (4).按图94接线，用一只010V电压表校正改装的电压表三本实验的参考数据1000A电流表的校正数据单位A改装表读数01002003004005006007008009001000标准表读数0102201304398497602698803901998误差0214-2-32-231-2=标准表读数改装表读数3. 改装的010V电压表的校正数据单位V改装表读数0标准表读数0误差0=标准表读数改装表读数作图：以纵坐标表示误差，横坐标表示改装表读数，选用适当的坐标，分别作出改装01000A电流表和010V电压表校正曲线。实验十 示波器的使用一实验目的1了解示波器的构造及观察稳定

44、波形的原理；2掌握示波器、信号发生器的使用方法；3学会用示波器观察各种电压波形并在示波器上测量它们的电压和周期；4学会用示波器观察李萨如图形和用李萨如图形方法测量正弦波信号的频率。二实验原理示波器线路构造一般如图101所示： 图101 示波器的原理方框图 输入电路：直流讯号直接输入，交流讯号经隔直流电容输入。 衰减器：采用R c衰减网络，如图R c分压线路衰减器，当时则分压即衰减比与频率无关。 增幅器：y轴交流增幅比* 轴交流增幅大。增幅器采用单端输入双端输出差动放大器，减小零点漂移和电源电压波动对电路的影响，为了增大输入阻抗，在晶体管示波器中常用场效应管源极跟随器作为第一级。另外还采用各种形

45、式的负反响，以减小讯号放大过程的失真和提高放大器的稳定性。 扫描发生器：以双稳态电路作为控制电路的闸门，对电容器进展充放电，产生锯齿波扫描电压，为了锯齿波电压准确，均采用恒流源充电，并使放电时间缩短，在晶体管示波器中还增设了消影脉冲讯号，以消除放电时间回扫时间对示波动果的影响。 整步及触发增幅器：将外接输入及本机y 轴增幅来的整步或触发信号进展放大，作为对扫描发生器中双稳电路的触发讯号，以整步锯齿波，y 轴增幅来的信号幅度已较大，一般减少用一级放大。 标准讯号源：SB-14型采用市电50周讯号，而晶体管SB-05型则设置多谐振荡器产生一个对称方波，讯号均从y 轴增幅前输入。 上下压电源：SB-

46、14型采用变压器对市电直接升、降压获得，高压电源局部只经整流、滤波、低压局部则另加稳压；SB-05型的低压电源局部同SB-14型方式，高压局部则采用直流变换的方波，再用变压器升压而得，8示波管。示波管采用静电聚焦，静电偏转，平面屏的阴极射线管。示波管的根本构造如图： 图102 示波管的构造示意图电子枪产生具有一定速度与良好聚焦的细子束，经过偏转极上信号电压的作用而在空间发生偏转以后轰击荧光屏，并在其上显示电信号随时变化的形状。 电子枪：可分为发射系统与聚焦系统两局部：发射系统由灯丝、阴极、调制极和第一阳极组成，它们任务是产生强度足够大而且可以调节的电子流。 灯丝加热阴极，使其发射大量的电子，第

47、一阳极的高电位促使电子定向运动，控制极控制电子的数目。聚焦系统：由控制极一第一阳极的预聚焦透镜和第二。第一阳极的主聚焦透镜组成，每一电子透镜的低压空间是会聚的，高压间是发散的，但由于电子在低压空间的速度较小，偏转效果大，所以总的效果是会聚的。 偏转系统：为两对相互垂直的平行极，高速运动的电子进入平行极后，在极的电场。在超高频示波器中，示波管构造上必须减小偏转板间的电容和电子束通过偏转板的时间，所以把偏精板的尺寸适当减小，特别是减小其长度，或改用行波示波管。 荧光屏：在固体中参加少许激活剂，如用锰作为激活剂的硅酸锌制成的荧光粉涂在示波管平面屏上，当高速电子轰击这些固体时，固体的原子中外层电子激发

48、到高能态上去，当其回到低能态时便发出光，示波器中一般采用中余辉荧光粉。 示波管的控制电路：所有电极电压根本上均从分压电阻取得，除控制极电位比阴极低以外：阴极-第一阳极-第二阳级-第三阳极电位逐步升高，使电子逐步加速，并且往往使第二阳极电位接近或等于零电位，控制极电压，控制电子束电流的大小，即亮度调节，第一阳极的电压即调节了聚焦。移位电位器两端有相等的正负电压，滑动其接触点就会在偏转极上加以正或负的附加直流电压使电子束偏转，光点位置改变，为了消除调节聚焦时对亮度的影响，常在控制极和第一阳极间加一个加速极，其电位与第二阳极一样。 面板上旋钮的作用： 辉度：即亮度，调示波管控制极电位，控制电子流的强

49、度。 聚焦：即亮点的大小，调节一阳极电位，改变电子透镜的聚焦能力。 移位：*轴， y轴各一个，亮点在屏上的位置，给偏转板一个附加直流电压可为0，使电子束经偏转板后预先偏转一定量，使亮点出现在屏上的*一需要的位置上。 输入*轴、 y轴交流、y轴直流，外来讯号输入y轴分交直流两种讯号输入端，讯号应为电压讯号，假设为电流或其他讯号应予转换前方可输入，如电流讯号可在线路中串一小电阻，取电阻上的电压降作为讯号输入示波器。 衰减*轴、 y轴衰减两旋钮中的1、10、100档，当外讯号过强时为了使示波器能正常工作，而将外来讯号衰减速，1、10、100表示衰减后的讯号为输入讯号的1、1/10、1/100，Y轴衰

50、减速中的50表示机内已从市电中取50周讯号从Y轴输入。 增辐*轴、 Y轴，外来讯号太小时，予以放大到一定值，使讯号电压增大，另外，由于衰减旋钮只能成10，成100的衰减，而本旋钮则连续可调，所以这两旋钮相互配合可给予外来讯号以适当的放大或衰减以满足偏转电压的需要。 整步输入和*轴衰减中的连续和触发：均为整步讯号输入端，*轴衰减中的连续表示采用Y轴输入讯号对机内的扫描锯齿波进展整步，此时整步选择应选，当整步选择选外时，应有外讯号从整步输入端输入，当外整步电压辐度不够时，用整少增幅予以放大。 扫描范围和扫描微调：均是调节扫描锯齿波的频率，扫描微调连续可调，使扫描锯齿波与Y轴输入的外讯号整步同步。

51、使用实例： 检验示波器： Y轴移位，*轴移位，辉度，聚焦适中，*轴增辐，Y轴增辐以下略 Y轴衰减-50；整步选择-；扫描范围100；*轴衰减-连续；调扫描微调，使显示稳定， 50周正弦波，说明，示波器主机工作正常。(2) 观察波形a.翻开信号发生器电源，信号发生器的电压输出于示波器Y轴相连，ACTC符号置档。适当调节灵敏度开关、扫描速度开关，以及他们的微调旋钮，调节出发点平旋钮，使屏幕上显示适宜大小的稳定正弦波、方波、三角波等波形。考虑信号发生器的信号电压幅度和频率变大变小时，开关、开关如何相应改变。 (3) 李萨如图形观察： Y轴衰减-50当采用外正弦波从Y轴交流输入时，用1-100档 外正

52、弦波讯号从*轴输入，*轴衰减，1-100档。 根据李萨如图形可估计出外来讯号的频率，图形翻滚时不是整数 式中 为图形与Y轴的切点数为图形与*轴的切点数表1待测信号的波形V/div档级H(div)UP-PVt/div档级1ms1ms1msLdiv周期T(md)频率f(Hz)表2李萨如图形12311112频率比1：11：21：32：1实验十一 等厚干预的应用 了解牛顿环等厚干预原理和观察方法； 理解用牛顿环测量透镜的曲率半径的方法； 掌握读数显微镜的使用； 学习用逐差法处理数据； 理解用劈尖测薄片厚度的方法。1牛顿环仪是将一块曲率半径较大的平凸玻璃透镜，以其凸面放在一块光学平玻璃片上构成的。平凸透镜的凸面与玻璃片之间的空气厚度从中心接触到边缘逐渐增加，假设以平行单色光垂直照射到牛顿环仪上，则经空气层上、下二外表反射的二束光就有一光程差，它们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干预，当我们用显微镜来观察时，便可以清楚地看到中心是小暗圆斑，而周围是许多明暗相间，间隔逐渐减小的同心圆环，称为等厚干预条纹，又叫牛顿环。假设二条反射光的光程差为根据光的干预条件，当光程差为波长的整数倍时，则两束光相互加强而成明条纹；光程差为半波长的奇数倍时，相互减弱而成暗条纹，对于球面透镜，干预条纹是圆环。实验中考虑干预条纹中的暗环，则有 K=0、1、2由上式说明，当K越大，相