【正文】 。 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)。*? ，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。 Rs R’s sRRsRx 39。 2．取 RX=200?，重復(fù)上述 1 中步驟，測(cè)量 RS值，記錄表 101 中。 （ 2） 改變 RS值調(diào)節(jié)電橋平衡，記錄 RS值。測(cè)量時(shí)用萬(wàn)用表估計(jì)被測(cè)電阻的大小。 RS為電阻箱， RX為待測(cè)電阻， R1 和 R2 為一滑線變阻器。 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(wàn)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。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。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”。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。 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(shuō)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。 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?jī)?nèi)阻的幾種方法。 （ 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 IS，計(jì)算各校正點(diǎn)的△ I 值。 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= 。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。記錄此時(shí)萬(wàn)用表顯示值 U= 。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。 校正電表的方法可使用比較法。 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。串聯(lián)不同大小的 RV可以得到不同量程的電壓表。 3． 將表頭改裝為電壓表 表頭雖然也可以用 來(lái)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。 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。 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。 Ig 可在表頭的面板刻度上獲得，而 Rg 需實(shí)測(cè)。表頭內(nèi)線圈的電阻 Rg 稱為表頭的內(nèi)阻。 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(shuō)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。 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。 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)。 （ 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。電容是貯能元件，它們?cè)谥绷麟娐分械奶匦耘c在交流電路中完全不同；電容元件在直流穩(wěn)態(tài)下相當(dāng)于開路，這些都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)比較和觀察。使用時(shí)，電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路兩端，交流電壓表、電流表沒有極性之分，但應(yīng)該注意量限的合理選擇。 圖 81 通過(guò)測(cè)量 Ic 和 U，可以作出電容元件的伏安特性，并間接求取電容 C 的大小 。 （ 2） 電容器在低頻下可以看作純電容。在如圖 81 所示的電壓、電流關(guān)聯(lián)參考方向下， 電阻中的電流 IR與電壓 U同相位，其有效值 IR=U/R。實(shí)際的電阻器和電容器并非理想元件，但在一定的頻率范圍內(nèi)，忽略某些次要因 素，可以看作理想元件。 表 72 ω 0 = LC1 L=10mH C = F f0 = R1=10Ω R2=51Ω R3=200Ω LR2?? ω = 220 ??W 電路狀態(tài) 波形 五． 分析和討 論 1． R、 L、 C 串聯(lián)電路的暫態(tài)過(guò)程為什么會(huì)出現(xiàn)三種不同的工作狀態(tài)？試從能量轉(zhuǎn)換角度對(duì)其做出解釋。 圖 74 二階電路實(shí)驗(yàn)接線圖 并進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算， 求出衰減系數(shù)δ、振蕩頻率 ? ，并用示波器測(cè)量其電容上電壓的波形將波形及數(shù)據(jù)處理，結(jié)果填入下表 71。= 220 ??W =0，暫態(tài)過(guò)程界于非周期與振蕩之間，其本質(zhì)屬于非周期暫態(tài)過(guò)程。 （ 3） 當(dāng)電路中的電阻適中： R=2CL時(shí)，稱為臨界狀態(tài)。其電壓，電流波形如圖 73（ a）所示。在 R≠ 0 時(shí)， R、 L、 C 串聯(lián)電路的固有振蕩角頻率 ω39。響應(yīng)中的電壓，電流具有衰減振蕩的特點(diǎn)，此時(shí)衰減系數(shù) LR2?? 。電流由最大減小到零，沒有反方向的電流和電壓，是因?yàn)榻?jīng)過(guò)電阻，能量全部給電阻吸收了。 uc(v) i (A) i (A) uc0 uc 0 uc(v) 0 t(s) i （ a）電壓、電流波形 （ b）狀態(tài)軌跡 圖 72 過(guò)阻尼狀態(tài) R、 L、 C 串聯(lián)電路電壓、電流波形及其狀態(tài)軌跡 從圖 72（ a）中可以看出，電流振蕩不起來(lái)。響 應(yīng)中的電壓，電流呈現(xiàn)出非周期性變化的特點(diǎn)。 2． 由 R、 L、 C 串聯(lián)形成的二階電路在選擇了不同的參數(shù)以后，會(huì)產(chǎn)生三種不同的響應(yīng)，即過(guò)尼狀態(tài)，欠阻尼（衰減振蕩）和臨界阻尼三種情況。 上式（ 2）中，由于電容兩端電壓 不能突變，所以電容上電壓 uc 在開關(guān)接通前后瞬間都是相等的，都等于信號(hào)電壓 us 。各項(xiàng)都是電容上電流 ic 的函數(shù)。如圖 71 所示的 R、 L、 C 串聯(lián)電路 就是典型的二階電路。利用響應(yīng)波形， 計(jì)算二階電路暫態(tài)過(guò)程的有關(guān)參數(shù)。 3． 將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為尖脈沖信號(hào)，可通過(guò)什么電路來(lái)實(shí)現(xiàn)？對(duì)電路參數(shù)有什么要求？ 4． 將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為三角波信號(hào)，可通過(guò)什么電路來(lái)實(shí)現(xiàn)？對(duì)電路參數(shù)有什么要求？ 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) — 07 二階電路的響應(yīng)研究 一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 研究 R、 L、 C 串聯(lián)電路的電路參數(shù)與其暫態(tài)過(guò)程的關(guān)系。 六、 分析和討論 1． 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析 RC 電路中充放電 時(shí)間的長(zhǎng)短與電路中 RC 元件參數(shù)的關(guān)系。 4． 電解電容器由正負(fù)極性，使用時(shí)切勿接錯(cuò)。 2． 當(dāng)使用萬(wàn)用表測(cè)量變化中的電容電壓時(shí)，不要換檔，以保證電路的電阻值不變。再將圖 68 中u(V) 0 t(s) uc(V) 0 t(s) R和 C的位置互換，取 C=10μ F， R=51Ω（τ = RC = ），電源方波電壓 u 同上（ T=1/1000=1 ms τ），在電阻兩端的電壓 UR即為微分輸出電壓，將 u 輸入示波器的 YB通道， UR輸入示波器的 YA 通道，觀察并描繪 u 和 UR的波形圖。改變電阻阻值，使 R=1 kΩ，觀察電壓 cu 波形的變化，分析其原因。 4． 觀測(cè) RC 電路充放電時(shí)電流 i 和電容電壓 uc的變化波形 實(shí)驗(yàn)線路如圖 64，阻值為 10 kΩ， C 取 10μ F，電源信號(hào)為頻率 f=1000Hz，幅度為 1V的方波電壓（也可以利用示波器本身輸出的較正方波電壓）。 （ 2） 實(shí)驗(yàn)線路見圖 67， R 取 10kΩ，電容 C 取 10μ F，實(shí)驗(yàn)方法同步驟 2。 I(mA) I(mA) 0 t(s) 0 t(s) （ R=1 kΩ） （ R=10kΩ） 3． 時(shí)間常數(shù)的測(cè)定 （ 1） 實(shí)驗(yàn)線路見圖 66， R 取 10kΩ，測(cè)量 cu 從零上升到 %Us 所需的時(shí)間，亦