【導(dǎo)讀】二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件電流之間的函數(shù)關(guān)系。通過測(cè)量得到元件伏安特性的方法稱為伏安測(cè)量法。電流的關(guān)系曲線，稱為該電阻元件的伏安特性曲線。在關(guān)聯(lián)參考方向下，可表示為：U=IR，其中R. 原點(diǎn)的直線，具有雙向性。是一個(gè)常量，其伏安特性是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線，如圖1-1所示。按圖1-4接線，取RL=100?，Us用直流穩(wěn)壓電源，先將穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕置于零。8V、9V、10V，并測(cè)量對(duì)應(yīng)的電流值和負(fù)載RL兩端電壓U，數(shù)據(jù)記入表1-1。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在下面坐標(biāo)平面上繪制出白熾燈的伏安特性曲線。2．根據(jù)不同的伏安特性曲線的性質(zhì)分別稱它們?yōu)槭裁措娮瑁?．從伏安特性曲線看歐姆定律，它對(duì)哪些元件成立？2．學(xué)會(huì)測(cè)量電路中的電位和電壓，并確定其正負(fù)號(hào)。將電壓表的正、負(fù)極分別與電路中假定的正、負(fù)極相連接。連接等電位點(diǎn)的導(dǎo)線中電流為零，連接后不會(huì)影。8．可變電阻器1只220?

　　

【正文】 記錄在表 81 中，計(jì)算阻 值。 （ 2）取 R 的值為 200?，進(jìn)行上述步驟的測(cè)量，記錄相應(yīng)讀數(shù)于表 81 中。 項(xiàng)目 電阻電路 電容電路 被測(cè)量 U I R R U IC XC 單位 序 號(hào) 1 2 3 4 表 81 交流電路中的 R、 C 元件 2． 測(cè)量電容 C 的伏安特性 用電容器代替圖 82 中電阻 R，輸入不同的電源電壓，重復(fù)步驟 1 的測(cè)量，將相應(yīng)的讀數(shù)記錄表 81 中。 3． 直流電路中的 R、 C 元件 按圖 83 接線，加上直流電源，研究直流穩(wěn)態(tài)電路中 R、 C 元件的特點(diǎn)。調(diào)節(jié)電源電 壓為 5V，分別測(cè)量各元件上的電壓、電流值，記錄表 82 中。 圖 82 圖 83 項(xiàng)目 電阻電路 電容電路 被測(cè)量 U I R U I 結(jié)論 單位 數(shù)值 表 82 直流電路中的 R、 C 元件 二十七． 分析和討論 1． 比較電阻和電容在不同電路中的伏安特性。 2． 用此方法分析電感元件的伏安特性。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) — 09 電表的改裝 二十八． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 掌握將表頭（擴(kuò)大量程）改裝成電流表 、電壓表的原理和方法 2． 學(xué)會(huì)用替代法測(cè)定表頭的內(nèi)阻 二十九． 實(shí)驗(yàn)原理與說明 1． 表頭參數(shù)和內(nèi)阻的測(cè)定 用于改裝的電流計(jì)（俗稱表頭）其指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度時(shí)所需要的電流 Ig 稱為該表頭的靈敏度。 Ig 越小，表頭的靈敏度就越高。表頭內(nèi)線圈的電阻 Rg 稱為表頭的內(nèi)阻。將表頭進(jìn)行改裝或擴(kuò)大量程，均需知道表頭的兩個(gè)參量 Ig 和 Rg。 Ig 可在表頭的面板刻度上獲得，而 Rg 需實(shí)測(cè)。本實(shí)驗(yàn)用替代法測(cè)量表頭的內(nèi)阻，其測(cè)量電路如圖 91 所示。 圖 91 2． 將表頭改裝（擴(kuò)大量程）為電流表 將表頭改裝成電流表的方法是， 在表頭兩端并聯(lián)一低電阻 RA，如圖 92 所示。使超過表頭承受量的那部分電流從 RA 流過，由表頭和 RA 組成的整體就是量程為 Im的電流表。 RA 稱為分流電阻，并聯(lián)不同大小的 RA，可以得到不同量程的電流表。 設(shè)表頭擴(kuò)大后的量程為 Im，由歐姆定律可得 （ Im— Ig） RA=IgRg RgIgRgIgIgRA *1)(Im / 1*Im ???? RgnRA *11?? 可見，將表頭的量程擴(kuò)大 n 倍，只需在表頭上并聯(lián)一個(gè)電阻值為 Rg/(n1)的分流電阻即可，其中 n=Im/Ig。 3． 將表頭改裝為電壓表 表頭雖然也可以用 來測(cè)量電壓，但其量程（ Ig*Rg）很小，為了測(cè)量較大的電壓，可在表頭上串聯(lián)一高阻 RV，如圖 93 所示。使超過表頭的那部分電壓降落在電阻 RV上，由表頭和RV組成的整體就是量程為 Um的電壓表。串聯(lián)不同大小的 RV可以得到不同量程的電壓表。 設(shè)表頭改裝后的量程為 Um，由歐姆定律可得 Um=Ig(Rg+Rv) RgIgR gU m R gRgIgUmRv ???? =(n1)*Rg 可見，要將電壓量程為 IgRg 的表頭改裝成量程為 Um的電壓表，只需在表頭上串聯(lián)一個(gè)阻值為（ n1） Rg 的分壓電阻即可，其中IgRgUmn?。 圖92 圖 93 4． 改裝表的校正 電表在擴(kuò)大量程或改裝后需要進(jìn)行校正。校正的目的是：評(píng)定該表在擴(kuò)大量程或改裝后是否仍符合原電表的準(zhǔn)確等級(jí)；繪制校準(zhǔn)曲線，以便對(duì)改裝后的電表示值進(jìn)行修正。 校正電表的方法可使用比較法。電路如圖 94 和圖 95 所示。校正點(diǎn)應(yīng)選在電表滿偏轉(zhuǎn)范圍內(nèi)各個(gè)標(biāo)度值的位置上，確定各校正點(diǎn)的△ I=IxIs(△ U=UxUs)值。 圖 94 圖 95 三十． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1． 直流穩(wěn)壓電源 1 臺(tái) 0~30V可調(diào) 2． 表頭 1 只 100μ A 3． 電阻箱 1 只 4． 標(biāo)準(zhǔn)電壓表 1 只 5． 標(biāo)準(zhǔn)電流表 1 只 6． 開關(guān) 1 只 7． 滑線變阻 器 1 只 8． 電阻 1 只 10K?*1 9． 可變電阻器 1 只 10K?*1 10．短接橋和連接導(dǎo)線 若干 P81 和 50148 11．實(shí)驗(yàn)用 9 孔插件方板 1 塊 297mm 300mm 三十一． 實(shí)驗(yàn)步驟 1． 用替代法測(cè)量表頭內(nèi)阻 按圖 91 接線，具體做法： （ 1） 萬用表打到電壓檔，合上開關(guān) K，調(diào)節(jié) R 使萬用表顯示較大值處（同時(shí)注意表頭 G 指針不能超 過量程）。記錄此時(shí)萬用表顯示值 U= 。 （ 2） 先斷開 K，將 G 表位置替換成 R0，其他不變，合上 K，調(diào)節(jié) R0，使萬用表表示值不變。此時(shí) R0 替代了表頭內(nèi)阻 Rg， R0 為電阻箱，可直接讀得表頭內(nèi)阻。記錄阻值Rg= 。 2． 將表頭改裝成量程為 10mA 的電流表 （ 1） 計(jì)算分流電阻 RA，用電阻箱作 RA，按圖 94 接線， RA= 。 （ 2） 校正擴(kuò)大量程表上有標(biāo)度值的點(diǎn)，應(yīng)使電流增加和減少各校正一次，并將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄 91 表中。將標(biāo)準(zhǔn)表的兩次讀數(shù)的平均值做為 IS，計(jì)算各校正點(diǎn)的△ I 值。 標(biāo)度值 IX 20 40 60 80 100 IS1 IS2 IS Δ I= IxIs 表 91 3． 將表頭改裝成量程為 10V的電壓表 （ 1） 計(jì)算分壓電阻 RV，用電阻箱作 RV，按圖 95 接線， RV= 。 （ 2） 校正擴(kuò)大量程表上有標(biāo)度值的點(diǎn)，應(yīng)使電壓增加和減少各校正一次，并將測(cè)得數(shù)據(jù)記錄 92 表中。將標(biāo)準(zhǔn)表的兩次讀數(shù)的平均值做為 US，計(jì)算各校正點(diǎn)的△ U值。 標(biāo)度值 UX 20 40 60 80 100 US1 US2 US Δ U= UxUs 表 92 三十二． 分析和討論 1． 試設(shè)計(jì)測(cè)量內(nèi)阻的幾種方法。 2． 設(shè)計(jì)多量程電流表時(shí)，可選用哪些電路。 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) — 10 電橋法測(cè)定電阻 三十三． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 理解并掌握用電橋法測(cè)定電阻的原理和方法 2． 掌握自搭電橋測(cè)定電阻的原理和方法 3． 學(xué)習(xí)用交換法消除自搭電橋的系統(tǒng)誤差 三十四． 實(shí)驗(yàn)原理與說明 1． 工作原理 單臂電橋（又稱惠斯登電橋）的基本電路如圖 101 所示。 圖 101 它由 4 個(gè)橋臂和“橋” —— 平衡指示器（一般為檢流計(jì)）以及工作電源 E 和開關(guān)等組成。適當(dāng)選擇 R R2 的值，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻 RS，使 B、 D 兩點(diǎn)的電位相等，使檢流計(jì)指零，此時(shí)稱電橋達(dá)到平衡。電橋平衡時(shí)有 I1R1=I2R2， IXRX=ISRS， I1=IX， I2=IS 從而可得 RsRxRR ?21 即 CR sRsRRRx ?? 21 （ C=R1/R2） 上式稱電橋平衡條件。所以用直流電橋測(cè)量電阻 RX，其實(shí)質(zhì)就是在電橋平衡條件下，把待測(cè)電阻 RX按已知比率關(guān)系 R1/R2直接與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較，故電橋法可稱“平衡比較法”。 2． 交換測(cè)量法（互易法） 用交換 RX和 RS的測(cè) 量法可消除因 R R2引入的誤差。為了消除上述原因造成的誤差，可在保持 R1/R2比值不變的條件下，將 RS和 RX交換位置，調(diào)節(jié) RS為 RS’，使電橋重新平衡，則 sRRsRx 39。*? ，上式表明使用交換法可消除由 R R2引入 RX的誤差。 三十五． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1． 直流穩(wěn)壓電源 1 臺(tái) 0~30V可調(diào) 2． 檢流計(jì) 1 只 3． 萬用表 1 只 4． 電阻箱 1 臺(tái) 5． 電阻 3 只 200?*1 1K?*1 1M?*1 6． 滑線變阻器 1 臺(tái) 7． 開關(guān) 1 只 8． 短接橋和連接導(dǎo)線 若干 P81 和 50148 9． 實(shí)驗(yàn)用 9 孔插件方板 1 塊 297mm 300mm 三十六． 實(shí)驗(yàn)步驟 1． 用自搭電橋測(cè)電阻 RX 按圖 102 連線，這是圖 101 的變形，其作用是相同的。圖中 RM=1M?，作用是保護(hù)檢流計(jì)及便于平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)。 RS為電阻箱， RX為待測(cè)電阻， R1 和 R2 為一滑線變阻器。 圖 102 用交換法測(cè)量 RX的電阻值。測(cè)量時(shí)用萬用表估計(jì)被測(cè)電阻的大小。 （ 1） 取電源電壓 E 為 5V，并預(yù)置 RS值。 （ 2） 改變 RS值調(diào)節(jié)電橋平衡，記錄 RS值。 （ 3） 將 RS與 RX交換，重復(fù)上述步驟，再次調(diào)節(jié)電橋平衡，記錄 R’S值。 2．取 RX=200?，重復(fù)上述 1 中步驟，測(cè)量 RS值，記錄表 101 中。 3．取 RX=1K?，重復(fù)上述 1 中步驟，測(cè)量 RS值，記錄表 101 中。 Rs R’s sRRsRx 39。*? RX=200? RX=1K? 表 101 三十七． 分析和討論 1． 試證明：自搭電橋用交換法測(cè)量 Rx時(shí)， sRRsRx 39。*? ，其中 Rs 為電橋第一次平衡時(shí)比較臂的值； R’S為 Rx 與 Rs 互易后，電橋第二次平衡比較臂的值。 2． 如果沒有檢流計(jì)，如何用自搭電橋來測(cè)量表頭內(nèi)阻？ 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) — 11 電路混沌效應(yīng) 三十八． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 學(xué)習(xí)并觀察電路混沌效應(yīng)。 三十九． 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 名稱 數(shù)量 型號(hào) 1． 直流穩(wěn)壓電源 1 臺(tái) 2． 集成運(yùn)放 1 塊 TL082 3． 集成塊座 1 只 雙運(yùn)放座 4． 電容 2 只 22nF*1， F*1 5． 電位器 2 只 220?*1， 1K?*1 6． 電阻 6 只 100?*2， 1K?*1， 2K?*1， 10K?*2 7． 線圈 1 只 1000 圈 8． 短接橋和連接導(dǎo)線 若干 P81 和 50148 9． 實(shí)驗(yàn)用 9 孔插件方板 1 塊 297mm 300mm 四十． 實(shí)驗(yàn)步驟 1． 按圖 111 連接電路，調(diào)節(jié) R R8，用雙蹤示波器從 CH CH2 處接入，觀察電路混沌效應(yīng)。 圖 111 四十一． 分析和討論 1． 分析電路混沌效應(yīng)產(chǎn)生的原因。