大學(xué)物理 基礎(chǔ)實驗

1、 大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗授課老師:伍老師1請安靜實驗項目5、實驗23霍爾效應(yīng)4、實驗17空氣中聲速的測定1、實驗13揚氏模量的測定（伸長法）2、實驗15冰的溶解熱的測定3、實驗16空氣比熱容比的測定6、實驗1基本測量7、實驗2電子元件伏安法特性的測定8、實驗3示波器的使用9、實驗10萬用表的使用2實驗16空氣比熱容比的測定【實驗?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)用絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比；2觀察和分析熱力學(xué)過程中狀態(tài)的變化；3、了解氣體壓力傳感器和電流型集成溫度傳感器的原理并掌握其使用方法。3【實驗儀器】 空氣比熱容比測定儀（一套）（1）密封貯氣瓶；（2）溫度、氣壓 傳感器；（3）溫度、氣壓測定儀【實驗原理】1、比

2、熱容比2、實驗操作過程：4（1）充氣：C1開C2閉，用氣球把大氣打入瓶內(nèi)，氣體從狀態(tài) I0（P0、T0、V0） I（P、T、V1）；（2）關(guān)閉C1，讓氣體從狀態(tài) I（P、T、V1） I（P1、T0、V1）； P1瓶內(nèi)氣體壓強，由數(shù)字壓強計讀出其值。T0周圍大氣溫度，由數(shù)字溫度計讀出其值。V1下一過程選定留在瓶內(nèi)的那一部分氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）在狀態(tài)I時所占瓶內(nèi)的一部分體積（非瓶的體積）。 絕熱壓縮過程等容放熱過程5 （3）打開C2，使瓶內(nèi)氣體與大氣相通，迅速從瓶內(nèi)沖出；在放氣聲音消失瞬間，立刻關(guān)閉C2，這時留在瓶內(nèi)的氣體達(dá)到狀態(tài)（P0、T2、V2），氣體從狀態(tài) I（P1、T0、V1） （P0、T2

3、、V2） 于是有 V2=V（瓶體積） 或 （4）關(guān)閉C2后，讓氣體從狀態(tài) （P0、T2、V2） （P2、T0、V2） 絕熱膨脹過程等容吸熱過程6（I、狀態(tài)） 或 （、狀態(tài)） （5）有、或、式，可得取對數(shù)整理得：實驗中，利用壓強測試儀測出各壓強值后，代入上式便可算出空氣的比熱容比。其中P0是當(dāng)?shù)氐拇髿鈮褐?，?.01485E+5（Pa） 實驗注意：在放氣時，當(dāng)聽到放氣聲音結(jié)束應(yīng)立刻關(guān)閉活塞C 2，提前或推遲關(guān)閉活塞C 2都影響實驗結(jié)果。7實驗15冰的熔解熱測定【實驗?zāi)康摹?、掌握熱學(xué)實驗中的基本測量方法混合量熱法；2、學(xué)會通過參量調(diào)整選擇進(jìn)行散熱修正的方法；3、掌握物理天平和電子秒表的使用。8【

4、實驗儀器】【實驗原理】量熱器、物理天平、溫度計、秒表。1、混合量熱法 實驗內(nèi)容是應(yīng)用混合量熱法測定冰的熔解熱。混合量熱所依據(jù)的原理是，在絕熱系統(tǒng)中，某部分所放出的熱量等于另一部分所吸收的熱量：實驗中近似的絕熱系統(tǒng)： 由冰M、水m、量熱器的內(nèi)筒m1、攪拌器m2、溫度計m3組成。（熱平衡原理）結(jié)構(gòu)上是如何減小與外界熱交換的？9 根據(jù)混合量熱法所依據(jù)的原理，可以列出下面的式子：C0=4.18103J/kgoC (水的比熱容)C1=C2=C3=C銅=0.378103J/kgoC。 (C1、C2、C3分別是內(nèi)筒、攪拌器、溫度計的比熱容)T1 放入冰前一刻水的溫度。T2 放入冰后系統(tǒng)溫度下降到最低的溫度。

5、實驗中 用物理天平稱出質(zhì)量M、m、m1、m2、m3，用溫度計量出T1和T2，便可以由上式計算出冰的熔解熱L。102、 系統(tǒng)散熱的粗略修正（1）修正依據(jù)牛頓冷卻定律 設(shè)實驗中，量熱器內(nèi)的水溫隨時間的變化曲線大致如下圖所示。T1t1T0t0T2t2SASBABCDETt 當(dāng)系統(tǒng)與外界溫度差不超過1015oC時，系統(tǒng)溫度的變化率與溫度差成正比，即11因為 所以牛頓冷卻定律也可以寫為： 根據(jù)牛頓冷卻定律，實驗過程中，系統(tǒng)溫度T從T1下降到T2這段時間（t1至t2）內(nèi)系統(tǒng)散熱為：為散熱系數(shù)。前一項（T-T0）0,系統(tǒng)散熱；后一項（T-T0）0，系統(tǒng)吸熱。只要使SASB，系統(tǒng)對外界的吸熱和散熱就可以相互抵

6、消。12（2）如何進(jìn)行散熱修正？下表是某同學(xué)實驗根據(jù)測量數(shù)據(jù)描出的Tt圖線冰熔解熱的實驗測定Tt圖線15.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.0023.0024.0025.0026.0027.0028.0029.0030.0031.000123456789101112時間t（min）系統(tǒng)溫度T（oC）S1S2T0=22.50oC S1S2 即 Q吸RA時，相對誤差較小，可用內(nèi)接法測量。 （1）電流表內(nèi)接法VRxROEAK+-內(nèi)接法測電阻83 電路： 誤差：偏小 選擇： 當(dāng)RxRV時，相對誤差較小，可用外接法測量。 （2）電流表外接法ROEK+V+-外接法測電阻

7、ARx8485（3）補償法 電路：調(diào)節(jié)電位器Ro和R1，當(dāng)Rt =0，Ig=0時，電流表的讀數(shù)即為流過電阻Rx的電流 I，電壓表的讀數(shù)即為電阻Rx 兩端的電壓U。 誤差：很小，不存在分流，又不存在分壓。 選擇：任何電阻均可用此法測量，但較復(fù)雜。ROEK+-補償法測電阻ARxGVRIRt86三、電表量程選擇1、電表的準(zhǔn)確度等級（P.22）七個等級：a = 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0級。電表準(zhǔn)確度等級越小，電表的準(zhǔn)確度越高。電表的最大允許誤差：2、電表測量量程選擇電表測量的示值相對誤差可見，要減小Em，電表的示值（讀數(shù)）xi 越大越好，盡可能接近量程。871.實驗板使用

8、方法2.電流表內(nèi)、外接法的選擇 電流表內(nèi)接法： 電流表外接法：3.電表量程的選擇和內(nèi)阻的計算 電壓表內(nèi)阻：RV =每伏歐姆數(shù)（/V）量程。 電流表的內(nèi)阻RA：查P.39的附錄A電表參數(shù)表。 電表量程選擇要使讀數(shù)盡可能接近量程，若讀數(shù)小于滿刻度的1/3，應(yīng)更換量程。 針式儀表讀數(shù)要讀到有效位數(shù)（要估讀1位）。 四、實驗方法88實驗3 示波器的使用【實驗?zāi)康摹?、了解示波器的大致結(jié)構(gòu)與工作原理；2、學(xué)習(xí)SS-7802A型示波器的操作使用方法；3、學(xué)習(xí)EE1641B型函數(shù)信號發(fā)生器的操作使用方法；4、觀察交流信號波形，測量信號電壓與周期；5、通過觀察李薩如圖測量正弦信號頻率。891.廣泛的電子測量儀

9、器；2.測量電信號的波形（電壓與時間關(guān)系）；3.測量幅度、周期、頻率和相位等參數(shù)；4.配合傳感器，測量一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的參量（如電流、電阻、溫度磁強等）【實驗原理】一、示波器的作用90二、工作原理 1.組成：Y軸放大 X放大 鋸齒波發(fā)生器 電源 外同步內(nèi)同步電源同步掃描外接X軸輸入Y軸輸入雙蹤示波器結(jié)構(gòu)框圖uFY2Y1X2X1912.電子偏轉(zhuǎn)：電子在水平/垂直方向受電場力。3.電子掃描：在水平偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒波電壓，電子束在水平方向周期性地來回掃動，屏幕出現(xiàn)水平亮線，稱為 “掃描”。 掃描方式：AUTO/NORM。u +-euxtaex2x1掃描線924.波形顯示原理：Y偏轉(zhuǎn)板：正弦電壓uyX

10、偏轉(zhuǎn)板：鋸齒電壓ux屏幕顯示電壓隨時間變化的正弦波形。 觸發(fā)同步：只有xnTy時，屏幕上的n個波形才能穩(wěn)定。uxtabcedx2x1uyabcdey2y1a baaxTyababTxnTy93 觸發(fā)同步就是從觸發(fā)源（如軸電壓）引入一部分信號去控制鋸齒波發(fā)生器，強制 Tx=nT。調(diào)同步：選觸發(fā)源（source）調(diào)電平（trigger level ）。 雙蹤顯示：利用電子開關(guān)，把通道1（CH1）和通道2（CH2）的兩個信號波形輪流顯示。選通道：CH1、CH2、CH1+CH2，CH1-CH2選顯示方式：交替（ALT）/斷續(xù)（CHOP）94三、示波器的使用方法1.面板波形亮度、聚焦調(diào)節(jié)952.使用方法

11、初學(xué)者使用 順口溜：自掃描，鈕居中，選通道， 交耦合，垂觸發(fā)，調(diào)電平。1）選掃描方式（SWEEP MODE） ： AUTO：以便無信號輸入時產(chǎn)生水平亮線。 （NORMAL/SINGLE）。 旋鈕居中：先將常用旋鈕放在中間位置。如 “INTEN”（波形亮度） “READ OUT”（字符亮度） “POSITION”（垂直、水平位移）等旋鈕。2）選通道：CH1/CH2； 選顯示方式：ALT 交流（AC）耦合：一般選交流耦合輸入方式。 963）調(diào)同步 選觸發(fā)源（source）：選VERT（垂直）觸發(fā)方式，這樣不管從CH1還是從CH2輸入信號，都能得到穩(wěn)定的波形顯示。 交流（AC）耦合（couple）：

12、一般選AC耦合觸發(fā)方式。 調(diào)波形穩(wěn)定：調(diào)“TRIG LEVEL”（觸發(fā)電平）4）調(diào)大小 調(diào)“TIME/DIV（掃描速率）” 旋紐，使屏幕X方向顯示12個周期波形。 調(diào)節(jié)Y軸“VOLTS/DIV（偏轉(zhuǎn)因數(shù)）”旋紐，使Y方向信號的峰峰值占35格。 973.示波器的應(yīng)用觀察波形；測電信號幅度、周期（頻率）與相位。（1）“距離測量法”基本方法 測量交流電壓幅值電壓峰峰值：UPP=Dy（div） Y軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)K（V/div）交流有效值： 測周期（頻率）： T=Dx（div） X軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)P（s/div） f =1/T（Hz）還可以用李薩如圖測量信號頻率。Dx（div）Dy（div）98 測相位差： 利用

13、“雙蹤功能”測量兩同頻率電壓的相位差。相位差：= D(div) 2/DT（2） “光標(biāo)測量法”大多數(shù)示波器沒有此功能。DTD994. 利用李薩如圖形測量頻率和相位差設(shè)： X軸（CH1）： Y軸（CH2）： 按下X-Y按鈕，則屏幕上顯示兩互相垂直的諧振動的合成軌跡。如果兩個正弦信號頻率之比為整數(shù)時，其軌跡是一個穩(wěn)定的閉合曲線。這種曲線稱為李薩如圖。Nx= 3Ny= 2Ny= 1Ny= 1Nx= 1Nx= 2fy = fx fy =2 fx fy =（3/2） fx 100 利用李薩如圖形測量頻率 利用李薩如圖形測量兩同頻率正弦信號的相位差uyuxtt101102實驗10 萬用表的使用【實驗?zāi)康摹?/p>

14、1、了解電表的接入誤差；2、掌握歐姆計的使用；3、掌握用萬用表檢查線路故障的一般方法；103一、萬用表的種類和作用 萬用表又稱多用表，它多功能、多量程。有指針式萬用表、數(shù)字式萬用表和微處理器式萬用表。 一般的萬用表可以測直流電壓和電流、交流電壓、電阻和音頻電平等；有些萬用表還可以測交流電流、電容量和電感量、晶體管共射放大倍數(shù)hFE等電參數(shù)?！緦嶒炘怼?04二、工作原理1.測直流電壓V uAR1R2R3R4R51V5V25V公用+-+-+VR1R2ABCE-Rv1）功能開關(guān)撥至電壓V或mV檔時，萬用表就是一個多量程直流伏特計；各量程分別是1 V、5 V等。2）伏特計內(nèi)阻：RV每伏歐姆數(shù)量程。3

15、）伏特計有內(nèi)阻，測電壓時產(chǎn)生分流，產(chǎn)生接入誤差，要修正。4）要減少接入誤差，伏特計內(nèi)阻必須足夠大。 1052.測直流電流50uA0.5mA公用+-5mA50mA500mA50uAmA+mARRIE-1）功能開關(guān)撥至電流mA檔時，萬用表就是一個多量程安培計。2）安培計內(nèi)阻：通常不在電表面板標(biāo)出，查手冊。3）安培計有內(nèi)阻，測電流時產(chǎn)生分壓，產(chǎn)生接入誤差。4）要減少接入誤差，安培計內(nèi)阻須足夠小。1061）表測電阻的原理電路功能開關(guān)撥至歐姆檔時，萬用表就是一個多量程歐姆計。它的等效電路如圖示。2）當(dāng)Rx0時，設(shè)R中RgR，3）歐姆計非均勻刻度。3.測電阻GRRg IgEIxRxab1074）中值電阻R中： Rx=R中時，IxIg2,指針偏轉(zhuǎn)為滿度的一半，所以把R中RgR稱為歐姆表的中值電阻，它是表的等效內(nèi)阻。不同檔位有不同的中值電阻。5）歐姆調(diào)零：由于干電池E 的變化，所以要“歐姆調(diào)零”，以保證刻度正確。 每次測電阻前和改變測量檔后都必須調(diào)節(jié)歐姆零點。 6）電阻讀數(shù)=指示值倍率。例如，選擇R1K檔，讀數(shù)為1.25，則阻值為1.25 1K。108三、萬用表使用方法1、選功能（開關(guān)）2、選量程（開關(guān)） 測量電壓和電流: 從大到小嘗試，指針偏轉(zhuǎn)盡可能接近滿刻度（誤差較?。?。 測量電阻: 讀數(shù)應(yīng)盡可能