《电磁学实验》教学大纲.doc

电磁学实验教学大纲课程名称：电磁学实验课程编号：总学时： 36学时适用对象：物理学本科专业一、教学目的与任务电磁学实验课程的教学目的在于使学生加深对静电场和静磁场分布规律的认识，掌握电阻、电流、电压、电动势和磁场强度的外部测量方法；熟练使用检流计、电流表、伏特表、直流电桥、交流电桥，电位差计等基本电磁学仪表。对实验结果要求进行正确的分析，找出产生误差的原因。二、教学基本要求实验设计上以电磁学知识为基础，适当加大综合性和设计性实验的内容，教学中以学生主动操作为主，教师指导为副，应充分发挥学生在实验中的主观能动性，以锻炼学生的综合实验技能。三、教学内容及要求要求学生从下列实验内容中选做12个，共计 36 学时。实验一、制流电路与分压电路实验目的：1、 解基本仪器的性能和方法。2、 掌握制流与分压两种电路的联接法方，性能和特点；学习和检查故障的一般方法。3、熟悉电磁学实习的操作规程和安全知识。仪器和用具： 毫安表、伏特表、万用表直流电源、滑线变阻器、电阻箱、开关、导线。实验内容：1、 用万用表测划线变阻器的全阻值。检查滑动端移动时，滑动端的任固定端的电阻变化是否正常。2、 制流电路特性的研究。3、 分压电路特性的研究。实验二 、伏安法测电阻实验目的：1、 学习由测量电压,电流求电阻值的方法(伏安法)及仪表的选择。2、 学习减小伏安法中系统误差的方法。仪器和用具： 伏特计、安培计、检流计、滑线变阻器、直流电源待测电阻、开关和导线。实验内容：1、用内接法和外接法测量二待测电阻的阻值，要求测量的不确定度小于5%。2、用补偿法测量。实验三、伏安法测二极管特性实验目的：1、掌握分压器和限流器的使用方法。2、熟悉测量伏安特性的方法。3、了解二极管的正向伏安特性。仪器和用具： 稳压电源、电流表、电压表、滑线变阻器、可变电阻箱、开关、待测二极管。实验内容： 测量二极管的伏安特性。实验四、静电场的描绘实验目的 ：1、学习用模拟法研究电场。2、描绘二种场结构的等势线。仪器和用具：静电场模拟仪、电极、米尺和游标尺、开关和导线。实验内容：1、圆柱形电容器中等势线分布的模拟测绘。 2、两根无限长平行直导线周围等势线分布的模拟测绘。实验五、用惠斯通电桥测电阻实验目的： 1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理。2、学会正确使用箱式电桥测电阻的方法。3、了解提高电桥灵敏度的几种途径。仪器和用具： 万用电表、滑线变阻器、电阻箱、检流计、直流电源、待测电阻、箱式电桥、开关和导线。 实验内容：1、用电阻箱.检流计组成惠斯通电桥测量电阻器。 2、测量电桥的相对灵敏度。 3、使用箱式电桥测量。实验六 、半导体热敏电阻特性的研究实验目的：1、研究热敏电阻的温度特性。2、掌握非平衡电桥的原理。3、了解半导体温度计的结构及使用方法。仪器和用具： 直流稳压电源、 电阻箱检流计、 热敏电阻、 温度计、 滑线变阻器、 恒温器或杜瓦瓶、加热器、微安表。实验内容：1、热敏电阻温度特性的研究。 2、热敏电阻温度计。 3、使用热敏电阻温度计测量温度。实验七 、用电势差计测量电池的电动势和内阻实验目的： 1、掌握用电视差计测量电动势的原理。 2、测量干电池的电动势和内阻。仪器和用具 ：电势差计、检流计、校准电阻、电阻箱、划线变阻器、标准电池、直流电源及待测干电池。实验内容：1、电流标准化的调节。 2、测量电池的电动势和内阻。实验八、用箱式电势差计校正电表实验目的：1、了解箱式电势差计的结构和原理。2、正确掌握箱式电势差计的使用。3、运用箱式电势差计校正电压表（或电流表）。仪器和用具：箱式电势差计、标准电池、直流电源、检流计、滑线变阻器、电阻箱、待校正电表、开关和导线。实验内容： 1、校准工作电流。2、校正电表。3、测量电势差计的灵敏度。实验九 、低电阻的测量实验目的：1、掌握用伏安法测量电阻的方法。2、学习双电桥测量低电阻的原理和方法。仪器和用具：电阻箱、安培计、毫伏计、标准电阻、检流计、螺旋测微计、待测低值电阻、滑线变阻器、开关和导线。实验内容：1、 用伏安法测量粗铜线上长为L（50cm以上）一段的电阻。2、 用组装双电桥测量上述金属线的电阻。3、 用箱式双电桥测量上述金属线的电阻。实验十、 万用表的制作与定标实验目的：1、 掌握万用表的基本原理和设计方法。2、 学习万用表的组装与定标。仪器和用具： 表头(50微安或100微安)、直流电压表、直流电流表、电阻箱、直流电源、交流电源、交流电压表、插件板、各种电阻、万用表、导线等。实验内容：1、 将一微安表头（测限为I0）改装成如下规格的万用表。直流电流5mA，50mA。直流电压5V，50V。交流电压10V，50V。欧姆 1k，1。2、 校正万用表（电压、电流、欧姆各档位）。实验十一、 灵敏电流计特性的研究实验目的：1、了解灵敏电流计的工作原理，并观察在过阻尼、欠阻尼及临界阻尼下的三种运动状态。2、掌握测定电流计内阻和灵敏度的方法。仪器和用具：灵敏电流计、直流电阻箱、直流电压表、标准电阻器、直流电源、双刀双郑开关、单刀开关、秒表。实验内容：1、 测定灵敏电流计的自由振荡周期。2、 观察三种运动状态，并确定临界阻尼电阻。3、 测量灵敏电流计的内阻和灵敏度。实验十二、磁场的描绘实验目的：1、 研究载流线圈轴线上磁场的分布，加深对毕奥萨伐尔定律的理解。2、 掌握感应法测磁场的原理和方法。3、 考察亥姆霍慈线圈的磁场的均匀 。仪器和用具：音频信号发生器(具有功率输出)、晶体管万用表、亥姆霍慈线圈实验装置、待测线圈等。实验内容：1、 测量载流圆线圈的磁场沿轴线的分布。2、 圆电流周围磁力线的描绘。3、 验证磁场的叠加原理。4、 亥姆霍慈线圈中B/B=1%匀强区的描绘实验十三、霍耳效应实验目的：1、 观察霍耳现象。2、 了解应用霍耳效应测量磁场的方法。仪器和用具：霍耳效应仪（套装）。实验内容：1、 确定霍耳元件的导电类型。2、 霍耳系数RH载流子浓度n，霍耳灵敏度kH的测量。3、 利用霍耳效应测定兹螺线管轴线上的磁场分布。实验十四、用冲击电流计测量螺线管内轴线上的磁场分布实验目的：1、 学习用冲击法测量磁感应强度的原理和方法。2、 掌握冲击电流计的使用方法。仪器和用具：冲击电流计、螺线管、标准互感器、电阻箱、滑线变阻器、直流安培表、直流电源、开关。实验内容：1、 磁通冲击常量的测定。2、 0的确定。3、 测螺线管内轴线上磁场的分布。实验十五、电子束的偏转实验目的：1、研究带电离子在电场和磁场中偏转的规律。2、了解电子束线管的结构和原理。仪器和用具：示波器、毫伏表、电子束线管测试板、直流电源、安培表、万用表。实验内容：1、 研究和验证示波管中电场偏转的规律。2、 研究和验证显象管中磁场偏转的规律。实验十六、电子束的聚焦实验目的：1、 研究带电离子在电场和磁场中聚焦的规律。2、 了解电子束管的结构和原理。3、 掌握测量电子比荷（又称荷质比）的一种方法。仪器和用具：示波器、电源、实验板、螺线管用直流电源、直流电流表、高内阻高压量程电压表。实验内容：1、 电场聚焦。2、 磁场聚焦和e/m的测定。实验十七 综合设计实验实验目的：学生根据实际情况自拟实验内容和实验方案，自选实验仪器，在征得实验教师同意后独立进行综合性实验，以锻炼学生独立实验操作能力和分析问题解决问题的能力。实验仪器：学生自选实验内容：学生自拟2、扩展部分实验十八 磁致伸缩系数的测定实验目的：1、研究磁致伸缩系数与磁场强度的关系。2、掌握非平衡电桥的原理3、学习一种非电量的电测方法实验仪器：电阻箱、检流计直流电源、直流电流表、滑线变阴器、螺线管、电阻应变片、待测样品、交流电表、调压变压器实验内容：1、交流退磁2、电阻应变片与磁致伸缩系数的测量3、非平衡电桥与的测量实验十九 LRC电路的稳态特性实验目的：1、研究交流信号在LRC串联电路中的相频和幅频特性2、学习使用双踪示波器，掌握相位差的测量方法3、复习、巩固交流电路中的矢量图解法和复数表示法实验仪器音频信号发生器、双踪示波器、RLC实验仪、电阻箱、标准电感、标准电容箱实验内容1、RC串联电路幅频特性测定2、RC串联电路的相频特性的测量3、RL串联电路的幅频特性的测定4、RLC串联电路的相频特性的测定实验二十 LRC电路的暂态过程研究实验目的：1、研究LRC电路的暂态特性2、加深L、R、C各元件在电路中的作用3、进一步熟悉使用示波器实验仪器：示波器、方波发生器、RLC实验仪、标准电感线圈、电容器、无感电阻箱实验内容1、RC电路暂态过程的观测2、RL电路暂态过程的观测3、RLC电路暂态过程的观测实验二十一 LRC电路谐振特性的研究实验目的：1、研究和测量LRC串、并联电路的幅频特性。2、掌握幅频特性的测量方法。3、进一步理解回路Q值的物理意义。实验仪器音频信号发生器、RLC实验仪、电阻箱、电感线圈、标准电容箱、交流毫伏表实验内容：1、测量LRC串联电路的谐振特性2、分别用电压谐振法和频带宽度法确定Q值3、LR与C并联电路的实验考查4、用最大电压法测量LR与C并联电路的Q值5、用频带宽度法计算LR与C并联电路的Q值实验二十二 地磁场水平分量测量实验目的：1、学习测量地磁场水平分量的方法2、了解正切电流计的原理3、学习分析系统误差的方法实验仪器：地磁场实验仪、电阻箱、直流稳压电源实验内容：测定地磁场的水平分量实验二十三 用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线实验目的：1、学会用冲击电流计测磁感应强度2、掌握测定磁化曲线的方法实验仪器：冲击电流计、电阻箱、电流表、滑线变阻器、直流电源、调压变压器、待测磁环、开关实验内容：1、调节冲击电流计的工作状态2、对样品进行退磁3、测定冲击常量和磁通灵敏度4、测量磁化曲线实验二十四 电子示波器的使用实验目的：1、了解示波器的结构和工作原理2、初步掌握通用示波器各个旋钮的作用和使用方法3、学习利用示波器观察电信号的波形，测量电压、频率和相位实验仪器：通用示波器、音频信号发生器、晶体管毫伏表、数字频率计实验内容：1、观察波形2、测量电压值3、用“扫描速率”测频率4、利用利萨如图形测频率5、利用利萨如图形测量移相器的相伴差实验二十五 铁磁物质动态磁滞回线的测试实验目的：1、了解用示波器测铁磁物质动态磁滞回线的基本原理2、进一步了解磁性材料的特性实验仪器：音频信号发生器、示波器、万用表、标准互感器、电阻、电容实验内容：1、退磁2、对X轴定标3、对Y轴定标4、计算结果的误差实验二十六 交流电桥实验目的：1、用交流电桥测量电感和电容及其损耗2、了解电桥平衡原理，掌握调节平衡的方法实验仪器：电阻箱、晶体管毫伏表、音频信号发生器、标准可变电容箱、标准电感、万能电桥、待测电容和待测线圈实验内容：1、用自组电桥测电容、电感、损耗2、用万能电桥测电容、电感、损耗四、学时分配和教学方式学时分配：实验一、制流电路与分压电路 3学时实验二 、伏安法测电阻 2学时实验三、伏安法测二极管特性 2学时实验四、静电场的描绘 3学时实验五、用惠斯通电桥测电阻 3学时实验六 、半导体热敏电阻特性的研究 3学时实验七 、用电势差计测量电池的电动势和内阻 2学时实验八、用箱式电势差计校正电表 3学时实验九 、低电阻的测量 3学时实验十、 万用表的制作与定标 3学时实验十一、 灵敏电流计特性的研究 3学时实验十二、磁场的描绘 4学时实验十三、霍耳效应 4学时实验十四、用冲击电流计测量螺线管内轴线上的磁场分布 3学时实验十五、电子束的偏转 3学时实验十六、电子束的聚焦 3学时实验十七 综合设计实验 4学时2、扩展部分实验十八 磁致伸缩系数的测定 3学时实验十九 LRC电路的稳态特性 3学时实验二十 LRC电路的暂态过程研究 3学时实验二十一 LRC电路谐振特性的研究 3学时实验二十二 地磁场水平分量测量 3学时实验二十三 用冲击电流计测铁磁物质的磁化曲线 3学时实验二十四 电子示波器的使用3学时实验二十五 铁磁物质动态磁滞回线的测试 3学时实验二十六 交流电桥 3学时教学方式：采用分组进行，每套仪器学生人数1