電學(xué)黑盒子實(shí)驗(yàn)--

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1、電學(xué)黑盒子實(shí)驗(yàn)課程名稱普通物理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號(hào)合作者學(xué)院理工學(xué)院系實(shí)驗(yàn)時(shí)間【摘要】實(shí)驗(yàn)要求在不打開盒子的前提下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和檢測(cè)步驟，使用示波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表等儀器，判定盒內(nèi)元件分布。實(shí)驗(yàn)報(bào)告首先介紹實(shí)驗(yàn)原理，列出實(shí)驗(yàn)所需器材，闡述實(shí)驗(yàn)過程，列出實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析計(jì)算得到結(jié)果。最后，總結(jié)實(shí)驗(yàn)的過程中存在的問題和需要改進(jìn)的地方，并提出心得。關(guān)鍵詞：二極管、電容、電感?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、確定有無電池使用萬用電表的直流電壓量程進(jìn)行檢測(cè)。若顯示一定的電壓，則兩接線柱間為電池，由顯示數(shù)值的正負(fù)號(hào)可知電池

2、正負(fù)極。2、二極管的判斷使用萬用電表電阻量程對(duì)兩個(gè)接線柱交換表筆各測(cè)一次。若差別很大，則兩接線柱間的元件為二極管；若電阻值相等，則兩接線柱間的元件為電阻；若兩次都是無窮大，需要進(jìn)一步檢測(cè)。3、電容、電感的判斷（1）使用萬用電表的電阻量程，若示數(shù)慢慢增大，直到最高位為“1”；短路放電后，重復(fù)檢測(cè)都可以看到此現(xiàn)象，則兩接線柱間的元件為電容。將元器件與電阻箱串成RC電路，用示波器觀察放電過程，確定電容數(shù)值。（2）使用信號(hào)發(fā)生器。逐步增大頻率，若兩接線柱間的電壓不變，則為電阻；若增大，則為電感；若減小，則為電容。同時(shí)測(cè)出元件數(shù)

3、值。【實(shí)驗(yàn)儀器】信號(hào)發(fā)生器，示波器，萬用表，電阻，黑盒子，導(dǎo)線，開關(guān)等?！緦?shí)驗(yàn)步驟】編號(hào)為4的黑盒子：da4bc1、判斷有無電池使用萬用電表的電壓量程，表筆接到任意兩個(gè)接線柱，分別測(cè)量，電表均無示數(shù)，說明盒內(nèi)無電池。2、二極管的判斷使用萬用電表電阻量程，測(cè)量dc兩接線柱間的阻值，發(fā)現(xiàn)正反向阻值相同。可以判斷dc間的元件為電阻。接著測(cè)量cb間電阻。紅表筆接b黑表筆接c時(shí)，電阻較小，反接電阻較大?？梢耘袛嘣骷槎O管，得知方向。然后測(cè)量ba間的電阻。紅表筆接b黑表筆接a時(shí)，電阻較大，反接電阻差別很大?？梢耘袛嘣骷槎?jí)

4、管，得知方向。最后測(cè)量ad間的電阻。紅表筆接a黑表筆接d時(shí)，電阻較小，且電阻值為上述三組正向電阻之和，反接電阻較大，根據(jù)前面兩二極管的方向，可以判斷兩接線柱斷路。編號(hào)為9的黑盒子：ad9cb1、判斷有無電池使用萬用電表的電壓量程，表筆接到任意兩個(gè)接線柱，分別測(cè)量，電表均無示數(shù)，說明盒內(nèi)無電池。2、二極管的判斷同樣的方法，得知ad、dc之間為二級(jí)管，方向可知。測(cè)量bc間電阻，兩次檢測(cè)正反向測(cè)量結(jié)果都是無窮大。對(duì)元件進(jìn)行充分放電后，看到示數(shù)慢慢增大，直到超出量程，重復(fù)測(cè)量仍可以觀察到此現(xiàn)象，可以判斷兩接線柱間元件為電容。將

5、ad兩接線柱之間元件與100歐姆電阻串聯(lián)組成電路，用信號(hào)發(fā)生器來判斷元件性質(zhì)。逐步增大信號(hào)源頻率，測(cè)量到兩接線柱間的電壓減小，可以確定為電容。最后測(cè)量ab間電阻，正反向無窮大，可以判斷為斷路?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】編號(hào)為4的黑盒子：1、電壓表示數(shù)均為零2、紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑Dccdcbbcbaabadda阻值21.9千歐21.9千歐193千歐30.5千歐50.6兆歐32.5千歐110.2千歐48.6兆歐壓降（V）0.2860.281dacb編號(hào)為9的黑盒子：1、電壓表示數(shù)均為零。2、紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑紅黑

6、dccdcbbcbaabadda阻值23.2千歐11.7兆歐60.3兆歐34.1千歐壓降（V）0.260.285根據(jù)示波器的示數(shù)來求得電容的數(shù)值：1.96/e=0.72V=720MvC=1.5【調(diào)試過程與誤差分析】主要的調(diào)試過程在編號(hào)為9的黑盒子其中bc段電容的判定及測(cè)量。需要信號(hào)發(fā)生器接入RC串聯(lián)電路，在示波器上讀取數(shù)據(jù)計(jì)算出電容數(shù)值，在此過程中，重點(diǎn)在于調(diào)節(jié)示波器產(chǎn)生正確的波形，這是正確計(jì)算的前提，要逐步緩慢增加頻率大小，若不能達(dá)到要求需要及時(shí)更換電阻，電阻的取值要太大，過大的阻值會(huì)給調(diào)節(jié)帶來困難，繼續(xù)調(diào)節(jié)頻率以形

7、成合適的波形，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)過程中，各個(gè)電表都會(huì)產(chǎn)生誤差，表筆與接線柱的接觸不良等因素也或產(chǎn)生誤差。示波器示數(shù)的讀取也會(huì)產(chǎn)生誤差，應(yīng)多讀幾次取平均值。1、系統(tǒng)誤差??（1）儀器誤差：這是由于儀器本身的缺陷或沒有按規(guī)定條件使用儀器而造成的，如電表精確度不高。?（2）理論誤差：實(shí)驗(yàn)條件不能達(dá)到理論公式所規(guī)定的要求，或者是實(shí)驗(yàn)方法本身不完善所帶來的誤差。如伏安法測(cè)電阻時(shí)電表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。??2、偶然誤差?電源電壓波動(dòng)造成的誤差。