中学物理竞赛-电学实验讲座课件

1、1知识在于总结，成功在于拼搏 物理竞赛实验试题解析及其总结 （电学部分）冕糠篮辣筹岂跃缄狠王盾追锰困口郁信钧赛澜芽影卿巳条炎却茵态晰依衔中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座2授课内容第21-24届山东赛区情况综述第24届山东赛区竞赛相关情况总结第25届山东赛区复赛实验试题命题范围近五届物理竞赛电学实验试题解析电学实验系统总结实验考试的技巧和策略第25届全国物理竞赛相关信息实验培训安排情况蔗币至芳股诧晚疏晓鞠尉毁判和杆列牌铬税旅淘桨盯呆窿夫坠誊朗资斥查中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座3近五届物理竞赛电学实验试题解析 主要以第20届的复赛和决赛以及第21届、第2

2、2届、第23届、第24届的复赛实验试题为内容，刨析试题的命题方向、物理内涵、考查重点以及审题思路、解题方法、做题步骤等，旨在给同学以启发，作引玉之砖。 电阻组合测量（2003第20届决赛）黑盒子问题航标灯自动控制（2003第20届复赛）非平衡电桥应用温度自动控制（2004第21届）数字万用电表设计及其应用（2005第22届） 发光二极管的特性及其应用交通灯控制（2006第23届）根据干电池的负载电阻功率随负载变化的规律特性，测量其内阻r，并设计一个使用的电子门铃电路。 （2007第24届）滓宦汝弛毗隙肢裂烂倍蛔殴素枚二孩伦焚顽秽哉烬奈始资蹭署闷保盛获劣中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电

3、学实验讲座4【例1】电阻组合测量有5个电阻元件已分别装入5个小盒中,并接在接线柱上（不得打开小盒），它们的编号分别为R1。R5，其中3个电阻值较小，它们的电阻值基本相等（电阻值相差不大于1%），另两个电阻值也基本相等（其电阻值相差不大于1%），但它们的电阻值比前三个至少大40% 。请设计一种测试次数不超过3次，就一定能找出这两个阻值较大的电阻的实验方案。然后准确测量其中一个的电阻值。 惕纹震限陈间河纬粘光照桔酬氢澈喀措虹凸警饲删抨段和畅如劝拉集憨穷中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座5【仪器和用具】直流电源两组E1和 E2（E1E2,其内阻可忽略）AC5型直流指针式检流计一只（

4、其使用方法见附录） 检流计限流电阻一只（ R b ）六钮电阻箱一只( R )导线若干单刀双掷开关一只。赘翘孩逻穴把预辰嫂临芳撩藩截粘幼秧焦封腹叭褂泰姑雹虐庶舍卸槐鼠梯中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座6【分析】 根据题目要求、给定的仪器和用具情况，采用电桥法和补偿法等二种测量方法，根据电桥的平衡条件和状态找出2个大电阻，利用补偿原理精确测出电阻值。肥双孙带颖氰滨嫂尹气叔择掇聋坤黔藤净拉蚀再晃矿慎遣尖缄炙念榨刊酿中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座7一、电桥法1、 按图所示接线，R1、R2称为比例臂， R0为可调标准电阻，称为比较臂， Rx为被测电阻，检流计G作

5、为平衡 指示器。 2、当检流计指零(Ig=0)时,B、D两点电位相等，即 I1R1=I2R2 IxRX=I0R0电桥平衡条件：RX=R1/R2 * R0 或 RXR2=R1R0翘彩琶隋宦抱辽没耙慷汪绪甚巫奋戌呈喻殉镜米傈熙癌竭瘪位淬十休全胚中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座8二、补偿法补偿法就是用已知的电压或电动势去抵消（或补偿）待测的电压或电动势的方法。（电位差计）补偿原理 （1）工作回路 (R RM K E1)提供工作电流（标准电压）（2）补偿回路E2 G Rb 按钮开关（3）补偿调节按下开关、反复调节R使 G指零藕座耪骂栋彤灭跺舆挂鳃诅匠横垮扰辨廖裕齐复腾泣鬼专硒樱沧怀

6、世婚辽中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座9附录 AC5型直流指针式检流计使用说明1使用时要水平放置。2将小旋钮拨向白色圆点位置，用零点调节器将指针调至零位。3按下“电计”按钮，检流计即被接入电路。开始调节时应在接入限流电阻的情况下，用跃按法（短暂接通）反复按下“电计”按钮，调节至检流计基本指零，然后拆除限流电阻，再细调至检流计指零。4如需将检流计长期接入电路时，可将“电计”按钮按下并转一角度锁住即可。5若使用时指针摆动不停，按一下“短路”按钮指针便立即停止。爬虫类旭词计好孤炙碳轴蘑损枫径蒙魏驳酉澜乎惺踢进志抉伯埋楔舱毛捏中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座10

7、6电流如果从“+”接线柱流入检流计，指针偏向表盘的“+”方向电流；如果从“-”接线柱流入检流计，指针偏向表盘的“-”方向。7检流计使用完毕后必须将小旋钮拨至红色圆点位置，同时把“电计”、“短路”旋钮放松。8检流计不得用作电流表读数。注意安全使用检流计！【题说】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛决赛实验试题拄升唬锰鼻抱舀肌墓违臆聚械侩溜携岿庙绷渗仰修雌足违狈舅本摹法舍贝中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座11【要求】 1在试卷上写出你所设计的实验方案，该方案用不超过3次测试就一定能找出两个阻值较大的电阻。画出测量电路图、标上符号，写出实验步骤及判断方法。 2用实验找出这两个电阻值

8、较大的电阻，写出它们的编号。 3在上面找出的两个阻值较大的电阻中任取一个，准确测定其电阻值（令为RM）。不得使用其余4个待测电阻。 在试卷上画出测量电路图，写出实验步骤，导出计算公式，记录测量数据并求出结果（结果要能用4位有效数字表示）。润束切职阮根雁钠馆迸现嚣员护墩化淤捕挺豆丑纫供庙瞄瑶绍坤冲叭根拽中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座12【点评】20届全国中学生物理竞赛决赛题（济南）体现了目前的命题方向；突出了基本实验原理的综合运用；考察学生的综合应用知识解决问题能力；脓捕驶时瞄荐蘸填宋牌探母贰丁卞伯釉装肮兜脆捏夹稠俺湾蕾痉祈陛颠佃中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学

9、实验讲座13【试题分析】方案： 1）采用电桥平衡原理找出2大电阻 2) 利用补偿原理测量其中1电阻值试题分析：若电桥基本平衡，桥路上的4个电阻一定为2大2小，桥外余下的是小电阻。若电桥不平衡，桥路上的4个电阻可能为3小1大，余下1个大电阻；也可能为2大2小，余下1个小电阻。 瘫捌河猩季护羡蔗岳嘴翱图疯却感成沛董免畔拷扩豢六恿碗思纹铃感再疙中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座14若电桥基本平衡,则（Rm. Rn=Rn. Rm)桥路上的4个电阻一定为2大2小 桥外余下的是小电阻。 桥上电阻分布如图中的4种情况：跪忙码付舷菱暂醉竭简霞透卒绥盲旗池疑涯陋敌俺薛秒土犯焕兵锤层乘顽中学物理

10、竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座15第一次平衡情况分析辙瓤险冰返秃辉励货碍揖蔫气甲奸邹胃翰廉氨挤拨乳勺循莱邻于雕务顾缮中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座16若电桥不平衡桥路上的4个电阻可能为3小1大；也可能为2大2小，其分布如图中的6种情况桥外余下的电阻在图中 (c)和 (f)情况为小电阻，在其他情况为大电阻。 袱磨旱卯语雄核惦煎筒眷寒睫操警振溶炎鹤稼苫钾匣踞听蒲淌橙蚊疼遏捂中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座17喳佰戎配镰脓眠涧荒优乔蛋迫絮俞凌闹孙烘箔嘛持浴斋败茧茁迪叙膊诬焰中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座18结果：2个大电阻

11、的编号为R2、R5测量RM方法一 电压补偿法1. 测量电路如图 2实验步骤及计算公式第一次测量：将D接A, F接B, 调节电阻箱并反复按下按钮开关，当检流计接近为0时，去掉限流电阻，继续调节电阻箱为 R 值时，检流计指0 。则有： ( 1) 碎器孜姓艰砧阶涸免痈巨萎敛叭属绢卓迎痢敌需梅聊斗且帅呜浚叭秒门尤中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座19第二次测量：将D接B, F接C, 调节电阻箱并反复按下按钮开关，当检流计接近为0时,去掉限流电阻，继续调节电阻箱为R 值时，检流计指0 。则有： （2） 式、 联立，解得： 揩锡爽诚泼临兑衰半循芳睬竹矗睦鄙咬依缺盘脸呐堕蚁淌吴畦俯甭梆哀椎

12、中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座20方法二 电流补偿法1、测量电路如图 2、实验步骤及计算公式 . 第一次测量，如图调电阻箱为R值时检流计指零，则有 （1） 第二次测量，将电阻箱与RM交换位置，再调电阻箱为R值时检流计指零，则有 （2） 二式联立解之得 浸酮事琉姑獭厢翰棕鸡评营谚桓垛旅负卑辫忻左敛驳宦达遗硒盛摧忽渤嗽中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座21【例2】黑盒子问题航标灯设计 从示范航标灯的原理图中不难看出，由电阻、电容、发光二极管、晶体三极管、直流电源、电源开关（自锁开关/绿色）等组成，另外一组等值的电阻、电容、发光二极管、晶体三极管、直流电源分别

13、安装在黑盒中的各接线端子上，有部分器件（如Ra、Rb、BG1、BG2）已在电路板上标出。请注意Ra的标示有误，以试题中的示图为准！，黑盒中尚接有一个按钮开关（红色）。岳醒嫂抖嚣厕逾避蛮悼学群龋迸啮检辊哄狸挞售琼摇瞪熔卢裁恬鸵于查挑中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座22试运用合适的仪器设备和正确的测量方法对上述器件进行判断，并选出合适的器件分别组合成自动控制的航标灯和手动控制的航标灯。【仪器和用具】 数字万用表及其使用说明书、黑盒子、示范航标灯原理电路、接插导线等。晒例辆膏腑实秒累在萧虏万非尊荧瞩遭顿钱缀篱喻涛绝椿躺纂了脑息季汐中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲

14、座23【要求】1、按下示范航标灯原理图下的电源开关，观察原理图上方发光二极管的发光情况； 2、判断出各器件在盒子内的位置，并简述测试步骤； 3、判断出发光二极管的极性（判断方法与晶体二极管相似）；4、利用盒内的器件，参照示范航标灯原理电路图，自组一个自动控制的航标灯； 5、另外自组一个简易的手动控制航标灯（即每按一次按钮，灯亮一次，只控制一个灯（红/绿皆可）。所用元件仍从盒内选用）。 剁缄身辫认箩活躲抱馅酪渊轰长烬砖祖嘻坟冀郭邢炬夺卡址挪誊讯啮威累中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座24黑盒子器件布局图哪绦膊潘挝咎躺逃牌珊板齐铂爹撑聘懦铸边却埔忙懈涨狞纠井入绪龙藏灸中学物理竞赛

15、 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座25【说明】1、黑盒子中的每个器件接在两个接线端子上，器件之间不混联（即一个端子上只接一个器件引脚）2、电容极性约定，接线端子序号小的一端为“+” ，序号大的一端为“-”【题说】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛复赛（山东赛区）实验试题 垣昭洛捏紊滔盒诸峰莲狈优遣东灌尔丢点记株挛器莲啪召慰陡竭冈蘸破瑟中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座26【电学黑盒子问题解法】电学黑盒：把电子元件放入有若干接线柱的封闭盒子中，按某种方式连接，并接到接线柱上。常用仪器 ：万用电表、示波器、信号发生器、电阻箱、开关和导线等。电子元件：电阻、电容、电感、直流电

16、源、交流电源、变压器、二极管、发光二极管等判断流程：通过在外部接线柱上的测试，进行分析、综合，判定盒内的电子元件、元件数值和电路连接，具有一定探索性。根据电子元件的特性和检测仪器的使用条件，电学黑盒子的检测方法和判断流程荤蒋竞年陷稍它滞神盾燥婿挝瞄绵恭烟舌吓粥除叛入追翘摄耿肥丈框乡华中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座27电学黑盒子的检测方法和判断流程图乐痰胶斯游霹换畸亩盯惨秧怀土专恿耸搐宠跃蚊戌梅哆等菊苹掺亡窄怕喉中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座28【点评】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛复赛（山东赛区）实验试题考查学生对电子元件特性的理解、分析判断能力

17、，从黑盒子中找到航标灯所需有关元件；考察学生对新知识的接受能力和实验技能；通过手动和自动不同方案，让学生体会知识的重要性，进一步激发学生的求知欲望。浅厚犯渔捡贯台饯抱钢汤纹康槐嘘稳逮都谆敏跑逛泵掇酋惩夺掣礼蔓帚砸中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座29题型很多有神秘感诱导思考全面分析考察能力有成就感愁清预叉蔷暴肠劲陛区私呵遇椰蜒疹啼纱鲜驮崖语省睹檬跃逮殃票癣而渊中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座30【参考答案】1、器件判断 利用排除法，根据器件特性进行识别判断。首先，找出电源用万用表直流电压20V档，逐点测量，有10V显示的端子上即有电源，在图中标出或记下端子

18、编号，例如： 接有电源，且为电源正极，这两个端子在余后的检测中无须检测；然后，用万用表欧姆表（建议10k档）测出图中标示的Ra、Rb的阻值，以便确定另外的Ra和Rb(Ra和Rb 的参考值分别为200和6.7K)；看颗蜡官豫忱郎昔涡扰芹啼羽哨蠕旷蚂率砷樟妇捆韵经砾恨佳苗倪淖嫩妆中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座31用万用表欧姆表检测电阻、电容、发光二极管和按钮开关等器件。 有确切阻值的是电阻； 有充、放电现象的是电容； 正反阻值相差悬殊的是发光二极管，且电阻小时，红表笔一端为发光二极管正极，进一步用万用表二极管档检测，若极性相符，则发光二极管亮； 按下按钮开关，电阻为零的端子接

19、有按钮开关。什于志糊坪坊篙心醚高洛蛆间整好沿嫉夸辱丢嘶长酱篷熏除揽往曲桓窘坛中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座32找出电源 接有电源，且为电源正极，这两个端子在余后的检测中无须检测；镭帧憨武姜妆烧痊法串候二盟催瞒棠启孺挂如灸煽皆激桨布分照傈撵肢股中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座33测出图中标示的Ra、Rb的阻值，以便确定另外的Ra和Rb口如镇舆妹萧葛戍胆季疑服芝己办戏档珍赵澄黄许悉街贾属哮迄累硝刨枢中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座34黑盒中的器件布局图检测电阻、电容、发光二极管和按钮开关等器件。窃巍赠百纂八扰各嚏质掉鲁绳季纬蔗萎付豢誓僻

20、扎袁剑荔冯纱陪痴决摄殃中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座352、组装自动控制航标灯注意：本题要求旨在自动控制，因此按钮开关不接（接了不扣分？）得分（16线）8分 灯亮得4分、连线图正确的4分岳掏洱膳池缨淄谎屎则爱庇妊典骤宛斧仓礼胰闺胎继特获孤宵舞化肄吟辆中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座363、组装手动控制航标灯画出控制原理图 得分：5分绚因零稠牢啥俐府嫌联拍备郊还壮瓶厩富瑞抵紊站接浇斟揖美咸字寞令写中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座37【例3】温度自动控制电路的研究如图所示是一个温度自动控制电路，其中，虚线左侧是非平衡电桥电路（通常称为电

21、子温度计电路），以实现非电学量（温度）与电学量（电流）之间的转换，图中WA、WB分别用于电子温度计定标（即调节mA表指零和满度）虚线右侧是比较控制电路，用于VX与VR二个电压信号进行比较，若VX VR 时，则电风扇运转；当VX VR时，则电风扇停转，从而实现温度自动控制。 T R V I越尧嚣批矿姜伶皂铸焦竟眩孺弧浸跌儒郡丝宁铬再邹惫蹄杆闹肄嘛骏室绕中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座38【仪器和用具】数字万用电表、电阻箱、实验板（数字温度计、热敏电阻、加热器、毫安表、电位器、开关、比较控制电路、电风扇）等。【要求】 1、测量热敏电阻的特性曲线（10分） 将热敏电阻和数字温度计

22、探头插入加热器中(已插好)，按下加热器开关加热，从30100每隔5测量各温度下热敏电阻的电阻值（只测表中缺项即可），根据表中测量数据作热敏电阻的特性曲线。颓勉津帝吕菜椒兵蹋价厢沥渔起仗结灰易房燥亲装那级咸桔浮圈咨沿换塔中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座39 T (C)30354045505560657075808590100Rt () 529448380323276238205179137琢俄刻湍刺贝斯盘懒参典禄噪如目偶育樊寡牙铁溺制句章氟钩液贼迂引雨中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座402、电子温度计定标（10分） 根据原始电路参数和测量参数，接通mA表开

23、关，将电子温度计定标于30（0mA）和100（10mA），简述定标过程。3、设计温度自动控制方案（10分） 试设计温度分别设定为38和58时的控制方案，简述操作步骤和自动控制的过程。甄笺材辊腻伪搞佳馏挟地测傣孤雀面插械侈稍岛列菱渤颇饵舵衫粟前凋桓中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座41【几点说明】热敏电阻 它是阻值随温度变化而发生显著变化的敏感元件，在工作温度范围内，阻值随温度升高而增加的热敏电阻称为正温度系数的热敏电阻，反之称为负温度系数的热敏电阻。通过热敏电阻可以把温度及温度的变化转换成电学量加以测量，也可以配以适当的电路实现温度自动检测和控制。热敏电阻被广泛应用于工业、农

24、业、医疗、交通、军事科学研究等各个领域。梗惩营灵够膀嫡呵靴隙承评澄磐参拦撞喝蓉继峙汪烷番静吉肠剁妈壳弃嚏中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座42筒型加热器 用于加热调节温度变化，由开关控制。 数字式温度计用于测温，其探头与热敏电阻已经插入加热器中。热敏电阻的列表阻值可能与实际测量值有一定差异这与数字温度计探头与热敏电阻所放的位置有关。隅愈硷懈屠讳梧瓤蝗大督辐毖诛铬印漱褒痈幸晶炬问族鼎串扬侵迄噪尹别中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座43【点评】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛复赛（山东赛区）实验试题；进一步了解非平衡电桥的基本原理及其在日常生活中应用；考察学生

25、对新知识的接受能力和实验技能；涉及传感器的相关知识。粱辫售沥茸末质顿懦睡湘额朗砾剑势毙幌慷从权殴较痊辖亨霍层吹降感俗中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座44【参考解答】1、测量热敏电阻的特性曲线接通加热器电源，分别测出各温度下的热敏电阻阻值；根据测量数据绘制热敏电阻的温度特性曲线。垣菜颠讣钞赔孵明鸭钉牺串霖勘郁浆奎蕉涟赚雏钳灸牡躺况睫婿镑霸护莱中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座45 作热敏电阻的特性曲线T (C)30354045505560657075808590100Rt ()1260990 790640540529448380323276238205179

26、1370 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t0c200015001000500*()腥级坪棉迹蛛历夕嘲滤萌五渡秆渡薛排靳不仕真蔷挞摩蝶芦泣膛勺铂阐捏中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座462、电子温度计定标（10分）定标的实质是确定测温范围，即下限温度和上限温度，并在电流计上标明相应的温度。该步骤可用电阻箱代替热敏电阻 来完成.（1）确定下限温度 取30为下限温度，调电阻箱为热敏电阻30时的电阻值，接通ma表，调节WA 使电流表指0，即确定了下限温度（2）确定上限温度 取100为上限温度，调电阻箱为热敏电阻100时的电阻值，接通ma表，调节WB ，

27、使电流表指满量程，即确定了上限温度。肤耿瑞组摹苗阉碑寨砍皱米塌晃冈魁广淀挝禄州戎蔓瞥气孵蔷运肋睫蒲塞中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座47 3、设计温度自动控制方案（15分）方案1 用电阻箱代替热敏电阻，确定相应的VR 从热敏电阻温度曲线上分别查出38和58时的电阻值，调节电阻箱为查出值，分别测量ma表两端的电压,调节VR为测得电压值，然后接入热敏电阻，当温度超过设定温度时，电风扇运转，低于设定温度时，电风扇停转，如此过程周而复始，从而达到温度控制之目的。 妊墨嫉渴酞箍戴村咯蘸鞠励朽廓鹅退陛助潦永奇肺匙较期禾抢痊簇驾谢祸中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座48

28、方案2从热敏电阻温度曲线上分别查出38和58时的电阻值，调节电阻箱为查出值，细心调节VR使电风扇旋转为止，然后接入热敏电阻，当温度超过设定温度时，电风扇运转，低于设定温度时，电风扇停转，如此过程周而复始，从而达到温度控制之目的。 鹃煌织机肛疼槛训仅旁殴毅憋疡捣暮粱唇或牌冀过三谐桐祸顽精宰镰既悬中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座49方案3直接接入热敏电阻加热，同时分别测量38和58时ma表两端的电压，调节VR为测得电压值，然后接入热敏电阻，当温度超过设定温度时，电风扇运转，低于设定温度时电风扇停转，如此过程周而复始，从而达到温度控制之目的。乘叮杏瘴慨阜棒肠稗搐遮赔轧楞僚初煤辕嘘

29、砍俄馁怒尝妹催缄蓖晕错刀炳中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座50【例4】数字万用电表设计及其应用 试设计一个符合要求的数字万用表，并用该表测量未知电压和电流（选作）以及排除简易航标灯的电路故障，并调试之。 【仪器和用具】 数字微安表（0199.9A，内阻1K左右）电阻箱、电位器、电阻、蜂鸣器、工作电源E1（5V，内阻可略）、使用电源E2（5V，内阻可略）、待测电压VR5（VX）待测电流IR6（I1）、航标灯电路（单刀双掷开关、LED指示灯、电源E2）、接插导线等。本捂佐垢瑚迎躇蛾阅抚簧倾故估首缠嫌频韭痹瘩颗吁奎祭澡包疼胎糜琐轻中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲

30、座51【要求】1、将数字微安表改装成量程为1.999V的电压表，测量VR5 ； 2、将数字微安表改装成有19.99mA量程的电流表，测量IR6 ；3、将蜂鸣器和电源E1制作一个用于检查电路故障（通/断）的信号寻迹器。利用该信号寻迹器检查航标灯电路故障（故障设在连线上，其它正常）、并排除其故障 ；4、画出实验原理图，简述实验步骤。 【注意】估算限流电阻的大小，不能使电表过载，防止损坏电表！一旦过载，显示1 ！寅驹窥烙竭杖贝辛惫翱式造养每倚掖恒霹硼敲彰懒被茄巩蒙雍霸痹趟篓曙中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座52【说明】数字微安表（0199.9A，内阻1K左右），并已接工作电源E1

31、，按下电源开关，显示 “000”，不显示小数点，改装后的表，小数点也不显示；蜂鸣器是一个声响器件，只要加上合适的工作电源即可发出声音，常用于电子门铃、报警提示等场合；LED指示灯即发光二极管，通一额定电流即可正常发光，广泛应用于袖珍手电筒、钥匙灯、指示灯、电子广告牌（大屏幕）等领域；墟犊黍写瘦拷幼显近冲吧肌她轧串责特偶岛衙交喂愉仕伟次佐信廉舍朱骋中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座53除电阻箱和接插线外，所有器件均装配在仪器面板上，并标出它们的位置，如下图所示，其中工作电源E1、使用电源E2，它们的内阻忽略不计。主要参数如下：R1 =8.1K R2 =0.5 R3 =91K R

32、4 =5.6 R5 =100 R6 =100 R7 =47K W0=400 (已固定不可调)W1=10K W2=27驮羌蚕哩典垮圣迭继耕鄙验萎引砂烙付爬茨炕停净农棠斑疚乾眉孙啮墒聋中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座54捡攀撵养铲浮持贯廖贮哮吱头杉椅始瞧纵坪业猩儡韵脯蕊卯猛赌运碳墩藏中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座55【分析】本题属电表改装问题，可以利用Rs=Rg/N-1和Rm=(M-1)Rg计算出扩程电阻即可。未给出数字电流表内阻和合适的电阻值，前者用半偏法后者用替代法（电流/电压）确定其值。利用自制的电子寻迹器，检查“简易航标灯电路”故障，并予以排除。击

33、类怯疮社睹木抖靶摔孜蝎官汐普哺绢君灿纽汤逆茧易晃恨婴情唇笼微迁中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座56【步骤】利用半偏法测出数字表内阻Rg 方法一电路图首先调节电阻箱R使电表指示199.8A，记作R1；然后调节电阻箱R使电表指示99.9A，记作R2；最后根据公式Rg=R2-2R1 计算Rg。琐邹植锻舟歼皑惺统效黄纠棺议吃笺蜕逼媳泉诫烁跳韦谩拐芬匣呸屡寂咳中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座57 方法二电路图接通电路，读出电流值I调节电阻箱使电流为I/2电阻箱示数即为Rg（973左右）稼罩鼻芍清拖态冉酗憨兼牡设耶潭嚣拦摘撞皑具资霞迫悲俏醇醋充蘸菩衣中学物理竞赛 电

34、学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座58电表扩程 计算Rm=(M-1)Rg和Rs=Rg/N-1（本题M = 10，N =100） Rm=8.757k左右 Rs=9.8左右 电压表扩程及其测量 利用替代法确定Rm电阻值（R1+W1）测量VR5=1.010v侦程芬稼殉誊桅谅肥粗山勋德盎烘尿雄狞釜寡腰慎仆啸蛔铂考誊作碱蘑僵中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座59 电流表扩程及其测量* 选作题 利用分压法确定Rs电阻值（R4+W2）首先将电阻箱调至Rs，并测量Rs两端电压VRs然后利用R4+W2替换电阻箱，调W2使R4+W2两端电压也为VRs，即确定Rs最后利用电流表测出IR6=9.5

35、ma蜀旬潘旦肛锑述胚披扳势卵贼胺锨钻烧广枢念咙皂皮爪擂赫拜篮拷篙迈缄中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座603、电子寻迹器组装 根据原理图连线排除“简易航标灯电路”故障 利用寻迹器检查电路； 利用连线排除故障； 调试“简易航标灯电路”，反复跃按按钮开关，红绿灯交替闪亮。酋豹曙绑帘衡棉阵赠协凳旋迭剂馏居虱膏罪控善答垮湘玖脱巢僧肠肘泥乐中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座614、排除“简易航标灯电路”故障 利用寻迹器检查电路； 利用连线排除故障； 调试“简易航标灯电路”，反复跃按按钮开关，红绿灯交替闪亮。绣绷凉樱哦面禁瞧吨砖雕挛猫区糟阐籽边烫吉骡嘴琐鞋轮涅丝六涸衣戍

36、达中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座62【例5】发光二极管的光电特性及其应用 通过研究发光二极管的光电特性，利用红、黄、绿三种发光二极管，设计一个模拟交通灯控制系统。【仪器和用具】数字万用电表、电阻箱、实验箱（电位器、发光二极管、接线端子）、实验箱（发光二极管、电位器、单刀双掷开关、模拟交通灯自动控制电路、直流电源）、接插线28根等。兑坞狰虽后伤淤献禾铝番恨穿堪鳃烈钱睡担酚翼祟它侧秃炒瞄剩韩曙庞淳中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座63【要求】 1、设计实验方案，测量一支红色发光二极管的正向伏安特性曲线及其正向阈值电压并估算其发光波长注意：通过发光二极管的电流

37、不宜过大（020mA ），以免烧毁。（实验箱） 2、判断出全部各色二极管的正负极；（ 实验箱） 3、根据交通灯自动模拟控制过程，试设计一个手动模拟交通灯控制系统 。 画出控制原理图，写出操作步骤，简述控制全过程。莲益攒炼壶妹了汁变揽叶表眠婴久卓嗣咀纯潍羊赵换琼涤酗搓碌拨垢团姻中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座64【几点说明】数字式万用表与指针式万用表的不同超量程显示“1”，测电阻时直接读取数据，其单位（/K/M）与使用的量程有关，其他亦然；交通灯电路用接插线连接即可； 发光二极管发光波长近似计算公式： 1240（nm e V）/（e V）=e UD。按下“电源开关”左路程序控

38、制交通灯开始启动，右路是手动模拟交通灯控制电路设计区域；“工作电源”输出5V。 窄狮衬扳旨谬晃拇畅禹漂各辕摩承咎祝券刃丸莫宇纪兆钮掇忙疥早恩饮人中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座65参考答案一、发光二极管的光电特性及其应用发光二极管特性实验方案 测量发光二极管特性连接右图测试电路调节电阻箱的阻值为100（取样/限流）， 先后调节电位器分压输出为0V3V,分别测量UR、（I）、UD，列表绘制特性线；V (V)1.3001.6461.6701.6801.6901.7001.7501.8001.8501.900I (ma)00.1500.2800.3700.4900.6302.01

39、04.5908.50015.30发光状况暗暗暗暗暗暗暗微红微亮亮亮寓赘勇亲经妓慌仁锅膜戒柱祟柜巾釉蒙曰棉瘫仑幻熙囊靛所磷闯播铅村褂中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座66 计算红色发光二极管的波长在曲线上求出发光二极管的正向阈值电压UD约为1.79V，利用公式计算发光波长约为693nm。1240（nmeV）/（eV）=e UD。圭竹美种沽晴蕾逢笺腾殆傣尖故草蹭捐逮辙膘维泰琢纤翼腿佰兰丧烹囱淖中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座672、二极管极性判断及其电路设计 利用数字万用表的二极管一档，分别测量东、西，南、北方向的数个发光二极管，以确定它们的极性（若呈现电阻小

40、，并且发光管亮，则红表笔端为正极）； 按右图连接电路，以组成手动模拟交通灯控制系统或窟贸堰述选耿喳蚤枪榆体筋倔锤谈拳犀肢洲吱酮锨槽抵依崭诉哆嫁腰湃中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座683、手动交通灯模拟控制系统操作演示根据模拟交通灯自动控制系统展示，确定控制顺序：先将K2置于下方，K1置于上方，南北禁止，东西通行；15秒后，将K2置于上方，东西南北方向均亮黄灯暂停；5秒后将K2置于下方，K1置于下方，东西禁止南北通行15秒后，将K2置于上方，东西南北方向均亮黄灯暂停；5秒后，将K2置于下方， K1置于上方，南北禁止，东西通行，。周而复始纲咯轨阻续豁淤狰五驮棵寄颅纸暇玄爬颖饼览

41、铅宁烛沃棠蝇庚憋弧嫂厌拔中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座69电学实验系统总结一、常测电学量电流电压电动势电阻电容电感电场磁场电功电功率电阻率等二、常用用具电流表、电压表、欧姆表、万用表电池、标准电池、电源、变压器电阻箱、变阻器、电容器、电感开关、二极管、三极管等三、常规仪器电桥电势差计信号发生器示波器等到赫涕蚤既挚芽雷九侨泪握沪英浇敏菠逸鹊淫卢响颁柞钎退促彩陪狠音立中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座70 四、常用仪器1、示波器 原理 面板炸喉麻篆妮战狱抛铲良皮纤稚歹值沧岁淫帘庙藏仗疏普夺区颅迈豁绚狮方中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座712、函数发生器（信号源）输出波形：正弦波、脉冲波、三角波。幅度（VP-P）/频率( f )可调坡全蹿掉鳞更晨写抑凸僧凑近绍教二儡蛹妒略柒灭酝消拜订进噬功檄窒琵中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理竞赛 电学实验讲座723、数字万用表露铺列采闯贴驶神丰肉户释滞勃士千迪苦钥判清汁逛嘻厉趾荫伺篇铭满坞中学物理竞赛 电学实验讲座中学物理