黑匣子实验报告.doc

黑匣子实验1 实验目标（1）给定黑匣子，利用指针式万用表判定其内部电学元件类型。（2）学习依据不同元件的特性，对元件进行判别。（3）进一步熟悉示波器，万用表，信号发生器的使用。二实验仪器2012型暗盒实验箱，示波器，信号发生器，万用表，电阻箱，开关，导线。3 实验原理黑盒子的元件可能有电池、电阻、电感、电容或半导体二极管等。一般我们可以按如下方法：用万用表直流电压挡（或直流电压表）判断有无电池。若某两端钮间有电压则有电池在内。如当电压表接通时先显示数字又显示开路，则是电池与电容串联。对二极管可以利用其正反电阻相差大的特点用万用表电阻挡来判断。如没有提供万用表，可采用图电路，测量之间电压。若ab，则二极管接法如图；若ab o，则二极管和图中的方向相反。如外加电源为低频信号发生器（交流电源），如图所示，则不论电阻值多大，都有abR0。注意，如果两只二极管为同向串联，与一只二极管特性相同。但如两只二极管反串，则相当于断路，此时无论是直流电源还是交流电源，均有abo。 当黑盒子两端钮间有电容存在时，用万用表的电阻挡（也可用直流电源串联直流电压表或直流电流表）接到两端钮。如电表先显示数字又显示开路。以此可判断端钮间有电容存在。但电容值较小或电表灵敏度不够高时可能会看不到摆动现象。对一般电阻，可以用万用表电阻挡直接判断。可以用图电路来判别端钮间是电阻、电容或电感。逐步增大信号源的频率，并始终保持信号源输出电压0不变，测量ab。当增大时，若ab不变，则端钮ab间为；若ab也增大，则为；若ab减小，则为。这是因为电阻值与频率无关；电感的感抗随上升而增大；而电容的容抗随上升而减小。如已知电阻0与频率值，则可通过测量电压ab与R0，利用串联电路电压比等于阻抗比关系求出元件数值。如果增大时（保持0不变），ab逐渐减小到一个最小值后又逐渐增大，则端钮ab间为和串联，ab最小时的频率为谐振频率，谐振时4 实验过程自行设计合理而又简洁的程序，对盒中元件进行测试，判定盒中元件类型。并写出测试记录和判定的依据。对于二极管要判断其正负极，测出数值。对于电阻和电容器要测出其数值。1确定盒中有无电池。可用万用电表的电压档确定，如果有电池，就不能用欧姆档测这两个接线柱的电阻。2判断有无二极管。可用万用电表（1K档或10K 档）测两接线柱间电阻，并交换表笔后再测量，若两测量数值相差较大（或者两次测量中有一次指针根本不动，表明二极管的反向电阻为非常大），可确定有二极管存在。由于欧姆表（指针表）的红表笔接自带电源的负极，而黑表笔接自带电源的正极，则如图所示：（1）的读数应远小于是（2）的读数，由此可判定二极管的正负极。3判断有无电容。用万用表欧姆档（100或1K）测 两个接线柱电阻，若出现断路且有充放电现象，即表针先有一偏转马上又回到处，可确定有电容存在。4判定电阻与电感。用万用电表欧姆档互换表笔两次测量两接线柱间电阻，若阻值不变，则两接线柱间可能有电阻或电感。电阻与电感的区别在于电阻元件的阻值不随电源频率而变，电感的阻抗则随电源频率而变。由于同学们初步接触此类实验，实验中采用的电阻均取1k10k，电感阻值均取10150。为便于分析和判定，一般可采用列表记录数据及现象。如表所示得到的是用电表欧姆档检测一个黑盒子的现象和数据记录。5 实验结果首先用电压表测量每两个节点，确定黑匣子中是否有电源以防止操作不当损坏仪器。红表笔位置76141512132120黑表笔位置67151413122021数据及现象1（开路）26.6千欧26.24千欧1（开路）26.34千欧1（开路）26.4千欧1（开路）判断二极管6为正极二极管15为正极二极管12为正极二极管21为正极红表笔位表笔位置16171819811数据及现象0.992千欧0.992千欧10.34千欧10.34千欧欧姆表示数不断增加，直到显示1。判断是电容，万用表测得为470F欧姆表示数不断增加，直到显示1。判断是电容，万用表测得为47F判断电阻 0.92千欧电阻 10.34千欧电容大小为470F电容大小为47F红表笔位置1213141523黑表笔位置2131415132数据及现象20.920.91（开路）1（开路）1（开路）1（开路）1（开路）1（开路）1（开路）1（开路）判断1,2之间存在一个电阻开路开路开路开路红表笔位置2425343545黑表笔位置4252435354数据及现象1（开路）1（开路）1（开路）1（开路）10.210.220.020.09.89.8判断开路开路存在一个电阻存在一个电阻存在一个电阻六分析 在1,2两端连接信号发生器，输出100Hz，20V的正弦电压。3，4端用万用笔测得电压为10V.4,5端测得电压也为10V。则1,2,3,4,5是一个变压器。1，2和3,4及4,5的电压比均为1:2。再通过以上表格中的实验现象分析可以推知：6，7之间为二极管，且6为正极。14,15之间为二极管，且15为正极。12,13之间为二极管，且12为正极。20,21之间为二极管，且21为正极。16,17之间为一个电阻，电阻大小为 0.92千欧。18,19之间为一个电阻，电阻大小为 10.34千欧。8,9之间为一个电容，电容大小为470F。10,11之间为一个电