大学物理实验绪论课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2018.03,大学物理实验,1.,程课内容,2,大学物理实验（上）,36,学时,开设,1,7,个,实验项目,（,1-10,为,A,类,实验,，,11-1,7,为,B,类,实验,）,各班完成,8,个,A,类,实验，,2,个,B,类,实验,。,（数媒专业,完成,7,个,A,类,实验,）,大学物理实验（下）,24,学时,开设,10,个实验项目,各班,完成,8,个实验,。,3,大学,物理实验（上）,绪论及实验,项目,绪,论,【,1,】测量的不确定度。,【,2,】有效数字及其运算。,【,3,】数据处理基本方法。,【,4,】游标卡尺及螺旋测微器介绍及电学基础知识。,A,类,实验,【实验一】物体密度的测量,【实验二】气垫导轨实验,【实验三】霍尔位置传感器法测杨氏模量,【实验四】金属线胀系数的测量（电脑仿真）,【实验五】多用电表的使用,【实验六】单臂电桥测中值电阻,【实验七】双踪示波器的使用,【实验八】,单摆运动特性的研究,【实验九】分光计的调整和三棱镜顶角的测定,【实验十】,用牛顿环测曲率半径,B,类,实验,【实验十一】导热系数的测定,【实验十二】数字万用表的使用,【实验十三】用双臂电桥测量低电阻（电脑仿真）,【实验十四】用光谱仪观测原子光谱,【实验十五】伏安特性曲线的测绘,【实验十六】静电场的描绘,【实验十七】拉伸法测量杨氏模量,大学物理实验（下）所开设的,10,个实验项目将于下学期第,1,周选课时公布。,说 明：,A,类实验：按预习及操作、报告分项评分；考试内容。,B,类实验：过关和不过关两档；非考试内容。必须完成且过关才能参加期末考试。,2.,上课时间及地点,4,周次,安排,时间及地点,第,1,-,2,周,绪论及预约,1,、第一周绪论课（,4,学时）教务处指定时间及教室,2,、第二周的周一,（,3,月,12,日,）,9,：,00-17:00,各班班长及学习委员到物理实验中心,202,室开通实验预约,3,、个人于第二周内完成本学期实验,预约,第,3-16,周,实,验,实验时间,：,每周,1,、,3,、,5,下午，,2,全天，,4,上午开放实验,A,类实验开放周：,3-16,周,，上课时间：,上午第一批：,8:05-10:20,上午第二批：,10:20-12:35,下午第一批：,13:45-16:00,下午第二批：,16:00-18:15,注：,分光计实验,4,学时，仅一批,B,类实验开放周：,4-16,周 每半天仅一批,【,实验,12】,数字万用表的使用,上课时间：上午,8:05-10:20,下午,13:45-16:00,其余,B,类实验：,上课时间：上午,9:00-11:15,下午,15:00-17:15,实验地点：物理实验中心,2-3,层，,信息技术实验中心,209,（具体实验室见实验报告封面）,周次,安排,时间及地点,第,1,周,选课,实验预约,选课：物理实验中心,202,周一,1,2:30-17:00,（各班班长、学委至物理实验中心,202,室开通实验预约）,预约：个人于第一周内完成本学期实验,预约,第,2-16,周,实验,每周实验开放时间（下学期初确定）,上课时间：,上午第一批：,8:05-10:20,上午第二批：,10:20-12:35,下午第一批：,13:45-16:00,下午第二批：,16:00-18:15,注：,光栅和光电效应（仿真）实验,4,学时，仅一批,大学物理实验（,上,）,大学物理实验（,下,）,大学物理实验（上）,学期成绩,=,平时成绩（约,50%,）,+,考试成绩（约,50%,）,平时成绩,=,绪论成绩（,10%,）,+,预习及操作成绩（,60%,）,+,实验报告成绩（,30%,）,大学物理实验（下）,（,1,）被抽考的学生：学期成绩,=,平时成绩（,50%,）,+,考试成绩（,50%,）,（,2,）参加实验竞赛进入,决赛,的同学：学期成绩,=,平时成绩,+,竞赛加分,（,3,）其他学生：学期成绩,=,平时成绩,平时成绩,=,预习及操作成绩,（,60%,）,+,报告成绩,（,40%,）,3.,考试,5,4.,实验管理系统,【,学生登录账号是学号，初始密码是学号。登录后务必修改,】,关于实验预约系统如何使用，可登录,网站。,首页，下载“致,2017,级同学,-,新学期重要通知及资料”查看附件四。,6,7,5.,要求【非常重要】,(1),第二周的周一（,3,月,12,日）,9,：,00-17:00,，各班班长、学习委员到物理实验,中心,202,查询本班所做实验项目，开通实验预约。咨询网上实验预约相关问,题、拷贝实验预习课件及视频，领取,大学物理实验,报告等。,【9,元,/,人,领取时以班级为单位缴纳,】,。第二周内完成本学期所有实验预约，预约后务,必记住各实验时间。,(2),绪论作业请于第三周,以班级为单位交到物理实验中心,202,室（逾期扣分）。,第五周后,【,绪论作业参考答案,】,请,登录首页,下载。,(3),完成绪论作业前须认真复习“重要知识点”（绪论作业第,2,页）。实验前须,认真完成实验报告预习部分。实验预习材料可登录,59.77.233.56:8080/,首页下载。每次实验请带上学生证,提前,10,分钟,进实验室,，严格遵守实验室相关规定。,【,必须带课本、实验报告、计算器等,】,。,(4),学期成绩不及格直接重修。（无补考）,(5),物理实验教学中心位置,【附件,1,】,(6),大学物理实验课堂要求（学生）,【附件,2,】,附件,1,：实验中心位置,8,物理实验教学中心,9,附件,2,大学物理实验课堂要求（学生）,（一）保证按时上课，遵守课堂纪律。,1,、提前,10,分钟到达实验室，做好实验前的准备工作。,2,、课堂上不谈笑、不随便外出、着装规范（严禁穿拖鞋、背心进实验室，违者取消实验资格）。,（二）预习充分，写好预习报告，做到实验前目的明确、原理清楚、方案明了可行。实验前教师要检查学生的预习情况。,（三）操作中做到思路清晰、严谨求实、主动创新。,1,、以前学过的内容，要求操作准确、熟练。,2,、新学的内容，应按要求认真进行。出现异常现象，要认真分析原因。,3,、如有新的设计方案，一定要经任课教师同意后方可进行实验。,4,、记录清晰，实事求是，注意培养认真、严谨的学习态度。,（四）按时完成实验，结果合理可靠。,1,、在保质保量的前提下，应抓紧时间进行实验。实验过程中应严格按照仪器使用要求和实验操作步骤进行实验。,2,、实验结果应合理可靠，如出现异常，要认真查找原因并经教师同意后重新实验。,（五）爱护仪器，节约实验材料。,1,、严格按照仪器的使用要求进行，损坏仪器要按要求赔偿。,2,、实验进行中，保持实验台、地面的整洁。实验课结束后，需整理好仪器。,（六）按时、认真按要求完成实验报告,1,、报告要内容简明、数据完整、表格清晰、作图标准、字迹工整。,内容提要,1.,测 量,2.,误差处理,3.,不确定度,4.,有效数字,5.,数据处理,10,1.,测量,测量的定义,测量就是,借助仪器将待测量与同类标准量进行比,较，确定待测量是该同类单位量的多少倍的过程。,例如测量某人的身高，选择长度的单位量,cm,等同类单位量，比较此人身高是,1cm,的,175,倍，则测量结果为：,175cm.,测量数据：读数和单位,11,1.,测量,测量的分类,直接测量,间接测量,按测量,方式分,单次测量：身高,多次测量,等精度测量,非等精度测量,按测量,条件分,y=f(x),12,1,）系统误差,:,误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差,在相同条件下（指方法、仪器、环境、人员等不变）多次重复测量同一量时，误差的保持不变或以可预知方式变化。,2.,误差,它的特征是确定性,误差的定义：测量值与标准值之差,不确定度：评定测量结果不确定的程度（估计的）,13,系统误差的来源,2.,误差,1.,仪器误差,:,如仪器刻度不准、天平两臂不等长,2.,方法误差,:,如伏安法测量电阻时忽略电表内阻的影响,3.,环境误差,:,如标定,25,的标准电阻在,40,环境下使用,4.,人员误差,:,如斜视、色盲等生理原因,14,系统误差通过,增加测量次数不能减少或消除,通过方法、理论、仪器等方面的改进与修正,可定系统误差：,未定系统误差：,可用特定方法消除,（,必须修正）,须估计其分布范围。,交换法,替代法,零示法,异号法,半周期法,2.,误差,15,随机误差,定义,正态分布,定义,对同一量值进行多次等精度测量时,其绝对值和符号均以不可预定的方式无规则变化的误差。,在大量的重复测量中又遵循一定的统计规律。,16,正态分布,随机误差 的概率密度 的特征量 称为标准差。,在区间 的积分面积,就是误差在区间 出现的概率,17,标准差的统计意义,18,标准差的统计意义,19,标准差的统计意义,20,标准差的统计意义,21,不同标准差的比较,22,显然,越小，测量值的分散范围越小，测量的精密度越高。,分布特点,单峰性,对称性,有界性,抵偿性：,0,达到最大值,23,测量列的标准差,24,测量列的标准偏差,t,分布曲线,25,测量量的标准差,26,测量列的标准偏差,t,分布因子修正,测量次数,n,8,时,平均值的标准差,其意义为：区间 包含待测物理量真值的这一事实的可信程度为,68.3,A,类分量,27,两种标准差的差别,描述的是一组测量数据的随机误差分散程度,描述的是测量数据平均值包含真值的可能性区间,测量列标准差,平均值标准差,28,粗大误差,29,定义,明显地偏离实际值所形成的误差,原因,有突然的振动、短时间的强风、偶尔记录错误,消除方法,首先求出所有测量值的标准差，然后检查有没有绝对值大于,3,的误差，有即剔去。剔除误差后再根据剩余的数据重新计算,，再进行检验，直至没有坏值。,例题,30,液体温度的多次等精度测量，测量值依次为,20.42,，,20.43,，,20.40,，,20.43,，,20.42,，,20.43,，,20.39,，,20.30,，,20.40,，,20.43,，,20.42,，,20.41,，,20.39,，,20.39,，,20.40,。检验是否有,坏值，并计算检验后的平均值及标准 差。,计算测量列的平均值及标准差：,t,/,20.42,20.43,20.40,20.43,20.42,20.43,20.39,|,t,|/,0.016,0.026,0.004,0.026,0.016,0.026,0.014,20.30,20.40,20.43,20.42,20.41,20.39,20.39,20.40,0.104,0.004,0.026,0.016,0.006,0.014,0.014,0.004,31,计算检验后的平均值及标准差：,时的,，所以予以剔除,例题,误差小结,可定系统误差,未定系统误差,随机误差,粗大误差,可以通过三倍测量列标准差剔除坏值,可通过实验方法剔除,不可避免的,实验结果带有不确定性,32,不确定度,33,定义,定义,不确定度是与测量结果相关联的参数，用以表征测量值可信赖的程度。用,X,表示。,mm,(P=0.68),测量值,X,和不确定度,X,单位,置信度,真值以,68%,的概率落在 区间内,两个分量,34,用统计方法估算的,A,类分量,A,用非统计方法估算的,B,类分量,B,仪器不确定度,合成不确定度,随机误差,未定系统误差,由仪器说明书中给出。,仪器不确定度,A,类分量,:,单次测量不考虑。,B,类分量,:,仪器不确定度为,0.004mm,。,5.5mm,+0.16mm,+0.005mm,=5.665mm,正确的测量结果：,(5.665,0.004)mm,35,由仪器的准确度等级获得,:(,针对电学实验仪器来说,),准确度等级,:0.1,、,0.2,、,0.5,、,1.0,、,1.5,、,2.5,、,5.0,36,37,38,对于可以连续读数的仪器取 最小分度值,/2,根据仪器估计：,39,对于不可以连续读数的仪器取 最小分度值,该类仪器主要有：游标卡尺，分光计，旋钮式电阻箱,40,对于不可以连续读数的仪器取 最小分度值,该类仪器主要有：游标卡尺，分光计，旋钮式电阻箱,41,对于数字式的仪器 取末位,1,或,2,42,不确定度的评定,直接测量量不确定度评定步骤：,间接测量量不确定度的评定,注意：,对单次直接测量,，由于仪器精度不高，所以,A,类不确定度相对可以忽略，,因而只有,B,类分量，此时的 。,3,不确定度,43,间接测量的不确定度：先把,x,y,z,这些变量的平均值和不确定度分别算出来，然后把各个变量的不确定度带入全微分公式,3,不确定度,44,例如,：,解：等号两边求全微分得,:,求 。,3,不确定度,45,测量公式为乘除、指数形式，求,两边取对数,ln,，求微分得,:,3,不确定度,46,例如：,解：两边取对数,:,两边求微分得,:,求,。,3,不确定度,47,测量结果的表示,相对不确定度,末位对齐,只取一位,且要求只进不舍,四舍六入五凑偶修约规则,取,2,位有效数字,3,不确定度,48,3),测量结果的表示,1.,不确定度,:,只取一位（第,1,位是,1,2,时可取两位）,且要求只进不舍,x,0.3652cm,计算中间过程，不,确定度可多取一位,x,324,x,0.3001,0.4cm,0.37cm,0.4,m,0.31m,4,10,2,m,3.3,10,2,m,2.,的取舍,“,四舍六入五凑偶的修约规则,”,0.502501,0.502499,0.5025,0.5015,3,不确定度,取,3,位有效数字,49,0.503,0.502,0.502,0.502,不确定度,计算举例,例：用,1,级螺旋测微计测量某钢丝直径，,9,次测得值分别为,0.294,，,0.300,，,0.303,，,0.295,，,0.298,，,0.293,，,0.292,，,0.300,，,0.305,，单位为,mm,。,1,级螺旋测微计的不确定度,0.004mm,。,1),测得值的平均值,3,不确定度,50,=,2),用贝塞耳公式求出标准偏差,3),求不确定度,A,类分量,A,3,不确定度,(,中间过程的不确定度可以保留两位,),(,中间过程的不确定度可以保留两位,),51,5),合成不确定度,(,最终结果的不确定度保留一位,),6),测量结果最后表示为：,4),求不确定度,B,类分量,B,3,不确定度,52,从左端第一个非零数字到右端最后一位的所有数字均为有效数字。如,0.03050,就是,4,位有效数字。,4,有效数字,有效数字的定义,1,、定义：,测量结果中可靠的几位数字加上存疑的一位数字统称为测量结果的有效数字,。,53,0,1,2,3,4,(a),分度值,1mm,L,=3.23cm,三位有效数字,0,1,2,3,4,(,b),分度值,1cm,L,=3.3cm,二位有效数字,有效数字的记录,可见：有效数字位数的多少除了与待测量的大小有关外，还取决于所用量具或仪器的准确度的高低。,4,有效数字,准确数字,可疑数字,54,有效数字位数与十进制单位的变换无关。,有效数字位数的多少取决于待测量的大小及所用仪器不确定度。,非十进制的单位换算有效数字会有一位变化,应由不确定度所在位确定。,如,(1.8,0.1),度,=(108,6),分,有效数字的特点,4,有效数字,55,特大或特小数用科学记数法（小数点前只取一位非零数字）,纯数或常数，如,1/,6,c,等（不是由测量得到的）有效数字可以认为是无限的，一般取与各测量值位数最多的相同或再多取一位。,测量值 的末位要与不确定度的末位对齐,举例：,，,L,=0.132cm,正确写法：,L=,（,98.4,0.2,）,cm,4,有效数字,56,有效数字运算法则,1,、可靠与可靠 可靠,2,、可疑与 ，但进位是可靠,3,、用,“,4,舍,6,入,5,凑偶,”,的方法取舍尾数,4,、运算中间过程多取一位有效数字,（可保留二位可疑数字）,57,、加减法,:,所得结果有效数字的末位与参加运算,各数中绝对误差最大的有效数字的末位对齐,、乘除法：所得结果有效数字一般与诸因子中,有效数字位数最少者相同,、乘方，开方：乘方，开方运算中，最后结果的有,效数字位数与自变量的有效数字,位数相同,、对数：自然对数的有效数字位数与真数的有效数 字位数相同；而以为底的对数，其尾数的有效数,字位数与真数相同,、常数，系数指数：有效数字的位数可以认为是,无限的,规律总结,58,有效数字的运算,1.,加减法：结果的有效数字末位应与参与运算各数据中误差最大的末位对齐。,十分位,千分位,十分位,2.,乘除法：一般结果的有效数字位数和参与运算各数中有效数字个数最少的相同。,4.178,10.1=42.1978,四个,三个,三个,42.2,4,有效数字,59,3.,乘方、开方运算：结果的有效数字位数和,底数的有效数字个数相同。,有效数字的运算,4.,函数运算：结果的有效数字位数应根据误差计算来确定,微分法。,如求 的函数值，应先求出 ，将它保留一位有效数字，函数,Y,的值最终应保留与该位一致。在此 为自变量的最小变化量（即有效末尾的最小分度值）。,例求：,4,有效数字,60,4,有效数字,61,对数：自然对数的有效数字位数与真数的有效数字位数相同；而以为底的对数，其尾数的有效数字位数与真数相同。,ln(2017)=7.609(,以,e,为底的对数,),lg(2017)=3.3047(,以,10,为底的对数,),举例如下：,（真数是四位有效数字）,常用方法,列表法,作图法,逐差法,最小二乘线性回归法 等,4,数据处理方法,62,不同温度下的金属电阻温度数据表,n,1,2,3,4,5,6,7,T,(,C),10.5,26.0,38.3,51.0,62.8,75.5,85.7,R,(,),10.423,10.892,11.201,11.586,12.025,12.314,12.600,例：,物理量的名称（符号）和单位,有效数字正确,要注意,:,原始数据记录表格与实验数据处理表格是有区别的，不能相互代替！,原始数据表格中不必包含需进行计算的量,。,列表法,4,数据处理方法,表名,63,1,作图规则,作图法,选纸：类型、大小根据,测量数据的有效数字位数来定,定轴：纵轴,-,因变量,横轴,-,自变量，轴末端标物理量和单位。原点可以不从,(0,0),开始，要从最小测量数据的起始点开始。,标度：,1.,坐标轴的最小分度,(,1mm,),对应实验数据的最后一位准确位,R,=83.4,1,/mm,2.,便于读数，,用容易读数的,1,、,2,、,5,分度。,描点：,用削尖的铅笔，以,“,、,、,+,、,”,等符号,连线：,点均匀分布在线的两侧，光滑连线（注：不是折线！）,注解：图名等。,4,数据处理方法,1.0,/mm,64,1.,选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小,作图法,2,作图举例,例如，利用作图法求电阻。实验数据列表如下：,表,1,：伏安法测电阻实验数据,U,轴:1,mm,对应于0.10,V,，,I,轴:1,mm,对应于0.,1,0,mA,，,横轴,纵轴,所以,:,坐标纸的大小约为:130,mm,130mm,。,4,数据处理方法,65,作图法,2.,标明坐标轴：,I,(mA),U,(V),4.00,2.00,10.00,8.00,6.00,9.00,7.00,5.00,3.00,1.00,0.00,0.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00,4.,连成图线：,3.,标实验点：,电阻伏安特性曲线,A,(1.00,1.38),B,(7.00,9.29),6.,求斜率：,5.,标出图名：,4,数据处理方法,实验报告每一步都有分数！,66,作图法求直线的斜率注意,1.,求直线斜率常用两点法，要接近直线两端，,（一般不取原始测量数据点）,。,作图法,2.,在图中用与原始数据点,不同的符号,标明这两个特征点的位置，注明坐标。,4,数据处理方法,67,不当图例展示,：,n,(nm),1.6500,500.0,700.0,1.6700,1.6600,1.7000,1.6900,1.6800,600.0,400.0,玻璃材料色散曲线图,图1,曲线太粗，不均匀，不光滑,。,应该用直尺、曲线板等工具把实验点连成光滑、均匀的细实线。,4,数据处理方法,68,n,(nm),1.6500,500.0,700.0,1.6700,1.6600,1.7000,1.6900,1.6800,600.0,400.0,玻璃材料色散曲线图,改正为,：,4,数据处理方法,69,图,2,I,(mA),U,(V),0,2.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,1.00,3.00,电学元件伏安特性曲线,横轴坐标分度选取不当。,横轴以,3 cm,代表1,V,，,使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和读图，一般以1,mm,代表的量值是10的整数次幂或是其2倍或5倍。,4,数据处理方法,70,I,(mA),U,(V),o,1.00,2.00,3.00,4.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,电学元件伏安特性曲线,改正为：,4,数据处理方法,71,定容气体压强温度曲线,1.2000,1.6000,0.8000,0.4000,图3,P,(,10,5,Pa),t,(,),60.00,140.00,100.00,o,120.00,80.00,40.00,20.00,坐标轴有效数字不对。,图纸使用不当。实际作图时，坐标原点的读数可以不从零开始,。,4,数据处理方法,这图有什么毛病？,72,挺难看！,定容气体压强温度曲线,1.0000,1.1500,1.2000,1.1000,1.0500,P,(,10,5,Pa),50.00,90.00,70.00,20.00,80.00,60.00,40.00,30.00,t,(,),改正为：,4,数据处理方法,73,74,最小二乘法,(1),求回归直线,+,+,+,+,+,+,75,76,相关系数,相关系数是衡量一组测量数据 、线性相,关程度的参量。其定义为：,只有 时，才可以使用最小二乘法求回归直线,例题：根据表,1,，使用最小二乘法求,将 写成 的形式,则,说明,x,，,y,之间线性相关，可以求回归直线,77,则,78,第三章 电磁学实验,1,电磁学实验常用仪器简介,一、电源,1,、直流电源,实验室常用的低压电源有干电池和晶体管稳压电源,A,、,干电池。其端电压为,1.5,伏特,常用的有以下几种规格,:,电源、滑线变阻器、电阻箱、电表,79,5,号电池,额定电流,0.01,安培,2,号电池,额定电流,0.05,安培,1,号电池,额定电流,0.1,安培,甲电池,额定电流,0.5,安培,干电池常用在小功率，稳定度要求不太高的场合。,B,、,晶体管稳压电源,这种电源稳定性好，内阻小，输出连续可调，功率较大，使用方便。如,WYJ-15A,型，输出电压为,0,15V,，输出电流为,0,5A,。,WYJ-30,型，输出电压为,0,30V,，输出电流为,0,3A,。,80,2,、交流电源,常用的电网电源就是交流电源。交流电的电压可通过调压器来调节。交流电仪表的读数一般都是指有效值。例如交流电,220V,就是有效值。,使用各种电源都要注意，不得超过其允许的最大输出电流。尤其是不能使它们短路，既不能将电源的两端直接连通，使外电阻为零。,81,二、电阻,电阻分为固定电阻和可变电阻两大类，使用适应注意其阻值大小和额定功率（额定电流）。,1,、滑线变阻器,A,、滑线变阻器的构造,滑线变阻器的外形和构造,如图电一,(a),所示，它是把,电阻丝（如镍铬丝）密绕,在绝缘的瓷筒上，两端分,别与固定在底座上的接线柱,A,、,B,相连（称为,A,、,B,固定端）。所以,A,、,B,两接线柱的瓷筒的上方装有一根合筒平行的金属棒,F,，金属棒的一端（或两端，图中为一端）装有接线柱,C,（,C,称为滑动端）。,C,B,A,82,棒上还套有一紧压在电阻丝上的滑动接触器,D,，接触器,D,与电阻丝线圈接变阻器在电路中的代表符号，学习时应将,(a),、,(b),两图中,A,、,B,、,C,三点互相对照。,B,、滑线变组器的规格,滑线变阻器的规格主要是全电阻和额定电流。例如铭牌上标注有,3K,、,0.5A,字样，即改变阻器全电阻（,A,、,B,间的电阻）为,3K,，额定电流（该变阻器允许通过的最大电流）为,0.5A,。,C,、滑线变组器根据在电路中作用，主要有两种接法,83,A,、限流接法,限流器,它的接法如图电二,(a),所示，将变阻器中任一固定端,A,（或,B,）与滑动端,C,连在电路中（图中是,A,与,C,）。当改变滑动接触器,C,位置时，可改变电路中电阻值，因此也改变了电路的电流，所以称为限流器。当,C,滑动到,B,端时,，,R,AC,最大，回路电流最小，当,C,滑动到,A,端时,，,R,AC,=0,，回路电流最大。,应用限流接法，应注意：,i,、使用前必须事先运用欧姆定律估算在电源电压条件下，,AC,间电阻,R,AC,趋于零时通过间电阻丝的电流值是否超越其额定值。即使用限流法接法时，必须有适当大的负载电阻,R,与电源串接在一起，决不允许负载为零的情况下使用这种接法。,84,ii,、为了保证电路安全，在接通电源前，应使,C,滑动接触器滑到,B,点，使,R,AC,最大，通电后再滑动得到需要的电流值。,图 电二,V,85,（,a,）限流接法,（,b,）分压接法,B,、分压接法,分压器,它的接法如图电二,(b),所示，将变阻器两固定端,A,、,B,分别与电源的两极相连，然后再由其中任一固定端,B,（或,A,，一般用低电位的一端，如图中的,B,）和滑动端,C,引出联到电路中，当接通电源后，,A,、,B,两端的电压,V,AB,等于电源电压。输出的电压,V,CB,是,V,AB,的一部分，所以称为分压器。当改变滑动器,C,位置时，也随着改变。当,C,滑动到,B,端时,，,V,CB,=0,，当,C,滑动到,A,端时,，,V,CB,=,V,AB,，可见输出电压,V,CB,可在零到电源电压之间任意调节。,使用分压接法应注意：为保证电路安全，在接通电源前，一定要是输出的分压置于最小位置。通电后，再根据需要滑动,C,得到需要的数值。,86,87,2.,旋转式电阻箱的构造,旋转式电阻箱的外形与结构如图所示。电阻箱内部是由若干个准确的固定电阻元件（或用锰铜丝绕成的标准电阻）按照一定的组合方式接在特殊的转换开关上构成的。转动电阻箱上的旋钮，可得到不同的电阻值。,图电三,(a),电阻箱箱面上有六个旋钮和四个接线柱，每个旋钮的边缘上标有,0,、,1,、,2,9,等数字。并在其前方板面上对应刻有一标志如,0.1,、,1,、,10,、,10000,等字样，称为倍率。使用时，转动旋钮，使其某个数字对准标志，则该数字乘该旋钮的倍率，即得其对应的电阻值。各个旋钮所对应的电阻加起来即为电阻箱指示的总电阻，图中电阻箱的电阻指示值为,426.0,。,88,电阻箱的规格,A,、总电阻，即最大电阻，图示的电阻箱总电阻为,99999.9,。,B,、额定功率，指电阻箱每个电阻功率的额定值（一般电阻箱的额定功率为,0.25,W,）。因此由它可以计算出额定电流。如果通过过大电流，就会使电阻温度升过高造成阻值不准甚至烧毁,C,、电阻箱的准确度等级,阻电箱根据其误差的大小分为,0.01,、,0.02,、,0.05,、,0.1,、,0.2,、,0.5,、,1.0,七级，以表示电阻箱读数的相对误差的百分数。由它可得电阻箱示值的绝对误差,。,89,式中,R,为电阻箱示值，,为电阻箱的准确度等级。例如,0.1,级电阻箱，当电阻箱示值为,426.0,时，其绝对误差为,0.5,。,不同级别的电阻箱各旋钮所允许的接触电阻（又称零值电阻）也不相同。考虑到接触电阻的影响，电阻箱的基本误差公式为,式中,E,电阻箱阻值为,R,的相对误差,准确度等级,M,实际使用的（电流经过的）旋钮数,R,电阻箱指示的电阻值,b,每个旋钮的接触电阻，如,ZX21,型电阻箱，,=0.1,，,b=0.002,90,由基本误差计算公式可以看出，要使接触电阻影响小，电阻箱用在低电阻值时，如,100,以下，要注意选择使电流经过的旋钮尽量少，如接,0,和,9.9,接线柱。,使用电阻箱时，除注意通过电阻箱的电流不能大于额定电流外，还必须不要让电阻箱的阻值出现零欧姆，一面损坏其他仪表，如遇到,99,要变至,100,时，应先将,100,档旋至,1,处，再将,10,档旋至,0,处。,三、电表,1.,磁电式电表表头的构造与原理,91,A,、根据待测量不同而选用不同种类的电表。,92,93,94,B,、量程选择：根据待测电流或电压的大小，选择合适的量程。量程太小，过大的电流、电压会使电表损坏。量程太大，指针偏转太小，降低测量的准确度。所以，在使用时应事先估计待测量的大小，选用比待测量稍大一点的量程。如果事先无法估计待测量大小，则应选用最大的量程来试测，得知其数值后，再改用合适的量程,。,C,、电流方向：磁电式直流电表，由于磁场方向固定，所以指针偏转方向与所通过的电流方向有关。因此，一定要注意电表接线柱上,“,+,”,、,“,”,的标记，,“,+,”,表示电流由此流入，,“,”,表示电流由此流出，切勿接错，以免撞坏指针。,95,D,、,电表的连接：安培计是用来测量电流的，用时需串接在电路中，伏特计是用来测量电压的，用时与被测电压两端并联。尤其是电流表，由于其内阻很小，切勿接错。,E,、正确读数：电表在使用前先要通过,“,调零器,”,调节指针指零。在测量读数时，为了减小视差，眼睛要从指针正上方垂直向下看指针所正对的刻度来读数，精密的电表刻度尺旁附有镜面，当指针和它在镜中象重合时所正对的刻度才是准确度数。,2,、电表的误差及其级数等级,A,、电表的误差。电表测量产生的误差主要有两类：,a,、仪器误差，由于电表结构和制作上的不完善而引起,96,b,、附加误差，这是由于外界因素的变动对电表读数产生影响而造成的。外界因素指的是温度，外部电磁场，电表放置不合规定等。,当电表在正常情况下运用时（符合仪器说明书上所要求的工作条件）不会有附加误差，只有仪器误差。,B,、电表的仪器误差与电表等级的关系,各种电表根据仪器误差的大小共分为七个等级。即,0.1,、,0.2,、,0.5,、,1.0,、,1.5,、,2.5,和,5.0,。电表的级数定义为,所以，仪器不确定度,=,量程,级数,%,。,97,而测量某一示值的相对误差为,可见，示值越接近量程，测量的相对误差越小，示值越远离量程，相对误差越大。因此，测量时要选择适当的量程，尽可能示指针偏转在满刻度的以上。,3,、根据电表的绝对误差确定有效数字,例如用,0.5,级，总格数为,100,格，量程为,20mA,的安培计测量电路中电流时，若指针偏转在,81.2,格处，它的正确读数应为多少呢？根据电表的级数和所用量程可求出该电表的绝对误差。故其读数只需读到小数点后一位，以下位数的数值按数据舍如规则处理。如,81.2,格，,I,为,16.24,mA,，正确的应记为,16.2,mA,。,98,4,、电表表面板上的标记,根据我国的规定，电器仪表主要技术性能都以一定的符号来表示，并标记在仪表的面板上，现将一些常见的电器仪表标记符号列表如下：,99,100,名称,符号,名称,符号,名称,符号,检流计,负端钮,直流,安培表,A,正端钮,+,交流（单相）,毫安表,mA,公共端钮,*,交流和直流,微安表,uA,接地端钮,标度尺为水平放置,伏特表,V,磁电系仪表,标度尺为垂直放置,毫伏表,mV,静电系仪表,标度尺与水平面倾斜,600,放置,欧姆表,电磁系仪表,II,级防外磁场及电场,II,调零器,电动系仪表,A,组仪表工作环境,0C,40C,湿度,85%,以下,已满标百分数表示准确度等级为,0.5,0.5,绝缘强度试验电压为,500V,B,组仪表工作环境,20C,50C,湿度,85%,以下,已满标百分数表示准确度等级为,0.5,绝缘强度试验电压为,2kV,C,组仪表工作环境,40C,60C,湿度,98%,以下,2,电磁学实验操作规则,1,、接线前应根据便于操作和读数以及安全的原则把仪器布置好。将需要调节和读数的仪器及电键放在近处。然后按回路连接线路。,2,、接线时先断开所有开关，并将电流或电压调节器放置在仪表偏转尽可能小的位置。例如滑线变阻器作限流器时置于电阻最大，作分压器时置于分压最小位置等,3,、仪表要选择合适的量程，未知数值前应采用最大量程,4,、做好上述步骤并自己检查符合无误后请教师检查，经允许才能接通电源。,101,5,、用,“,跃接法,”,试通电，即手合开关，眼观全局，看 看是否有不正常的现象，如指针反转、超标、焦臭等。,6,、,试验中要改换电表量程或改接线路时，都必须将电流、电压调到仪器偏转最小位置，才能打开开关，进行改换改接。,7,、实验发生事故或非常情况，应立即切断电源，并报告教师检查处理。,8,、实验完毕，应将电流、电压调制仪表偏转最小位置，然后断开电源，经教师检查后才能拆除线路。,9,、拆除线路，首先应拆除电源，然后再拆其他部分,10,、将仪器整理还原，请教师检查后才能离开实验室,。,102,103,长度测量,104,105,一、游标卡尺读数原理,1.,游标卡尺的特点是：游标上 个分度总长与主尺上（）个最小分度的总长相等,注意：,L,是游标尺零线与主尺零线之间的长度,尾数是 的整数倍,106,107,108,109,二、螺旋测微计（千分尺）,1.,螺旋测微计机械放大原理,2.,注意事项,检查并记录零点,检查零点和夹紧物体只许旋转棘轮旋柄,D,三、游标卡尺和千分尺的仪器误差,游标尺量程 以下取最小读数作为误差,千分尺,1,级 以下取,规格：量程；最小分度值或最小读数值。,110,检查并记录零点,111,112,