设计性实验课件

1、设计性实验,物理实验的等级,1，基础实验：单项基本训练【电桥，刚体转动，牛顿环等】 2，综合实验【力电光合用】【迈克耳逊干涉仪，PN结温度系数，声速测量】 这些实验都是给定原理、设备、步骤、请大家照猫画虎，完成训练，学会仪器使用，原理等,高级物理实验设计性实验,教师只给定任务， 请同学设计实验方法，选择仪器，写出原理，实验步骤，估算出测量量的范围，自己完成实验。 与老师的任务比较，分析总结实验。 第二次课教师不讲解，学生自己做,设计性实验,1，每个设计性实验分两次课完成 2，安两个实验计算，总分16分。 3，详细要求见“每个实验的要求,成绩分配,1，第一次课预习表现2分 2，设计性报告5分第二

2、次实验时带来 3，实验操作 4分按自己的设计性报告分析步骤完成实验 4，实验报告5分【仅是数据处理和分析部分,日常设计性任务介绍,1，公司给出任务，例：“制作玩具汽车的自动控制部分”。 2，设计方案【多方案】，不同硬件芯片，编程Vb, C+等因人而异！。 3，比较分析方案：考虑：成本、控制精度、难易程度、可操作性等方面。 4，开始研制遇到困难-修改方案再继续实验完成-把结果与任务书比较,电学设计性实验热敏电阻温度计的设计与标定,一、实验目的 1. 利用半导体材料制备的热敏电阻设计出能够测量常温的温度计，测温范围“实验室室温到75” 2. 对温度计进行标定，绘制T-I(温度电流)或（温度电压）定

3、标曲线。 3. 用标定后的温度计，测量自己手心的温度，并与标准温度计所测量结果进行比较,二、实验室可以提供的主要仪器 1. 负温度系数半导体热敏电阻一支25时电阻约5K,B值3950/ 2. 可调温压电源、微安表、万用表，电压表（万用表的电压档）。 3. 电加热水壶、金属水杯。 4. 玻璃温度计一支(0100,准确度1)。 5. 电阻箱3个、塑料清洗瓶1个、开关和导线等,三、实验原理： 热敏电阻是材料的电阻值随温度的变化而变化的电阻。 根据温度系数可以分为： 正温度系数热敏电阻【PTC】：dR/dT0 负温度系数热敏电阻【NTC】： dR/dT0,正温度系数热敏电阻 金属材料: 原子热振动增加

4、，阻碍电子运动,负温度系数热敏电阻 以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高； 随着温度的升高，载流子数目快速增加，远大于原子阻碍的提高速度。所以电阻值降低。 NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制场合,热敏电阻样品图,负温度系数热敏电阻,负温度系数热敏电阻的主要技术参数： 温度特性： B值： 其中RT和RN分别是温度T和N时的电阻值。B值也不是恒定值，只是在某一个区间内变化不大,电流型非平衡电桥,Rg是微安表的内阻，不是外接电阻,经推导：桥臂电阻、电

5、源电压与桥路电流的关系可用下式表示,在其他参数不变的条件下，RT 的变化直接影响Ig 的变化，而RT的阻值受温度的影响。 实验测得Ig 的值，可以间接计算出 RT 的大小，从而得知温度,电桥的IgRT关系,实验结果：温度与电流的关系,温度的标定,电压型非平衡电桥,电桥输出端的开路电压,四、实验电路,实验测量连线图（1） a. 外接稳压可调电源；b. 桥路接微安表；c. RX 处接热敏电阻； d. RS处接可调电阻箱,A,四、实验电路,实验测量连线图（2,V,五、第一次课的任务,记录仪器参量：电阻箱的调节范围，电源的调节范围， 微安表的量程和对应的内阻。 实验室室温，热敏电阻的室温阻值 选定的测

6、量最高温【75C】及其在高温时的阻值【约750】。 绘出实验电路，记录重要的表达式。 摘抄必要的参考资料,六、第一次课后内容,写出实验设计报告， 下次实验时带来，放在实验台上，等老师检查。 无此报告，不准继续操作实验，以免损坏仪器。也不符合自己设计实验的目的,实验设计报告的要求 1.实验目的； 2.实验仪器含仪器参数； 3.实验原理热敏电阻、非平衡电桥测温原理，有电流电阻公式或电压电阻的公式，实验设计思路解释； 4. 电路中仪器的可调物理量数值预先选定和计算电桥上三个电阻阻值（RR1/R2/Rs）、电源总电压等,5. 实验步骤结合预先选择和计算的的数据，准确写出“把电阻箱阻值调到xx,电源电压

7、调到x.xxV”， 6. 数据表结合测量量和自变量，此外，电路中所用仪器的数值量都要记录； 7. 实验注意事项,电流型)参数的选择和计算,1，R1,R2 最好相等电桥简单，灵敏度高 ，电桥的四个电阻阻值要基本接近【灵敏度高】 ； R25=5000欧姆，R75=750欧姆,R1,2000或3000欧姆 ，Rs, E, 需要计算确定,在测量的低温端【室温】Ig=0uA,利用室温RT=R0,确定Rs; 在温度表的高温端【75度】，Ig=300uA满偏,和R75的阻值,利用上面公式计算出,电压型)参数的选择和计算,1，R1,R2 最好相等电桥简单，灵敏度高 ，电桥的四个电阻阻值要基本接近【灵敏度高】 ； R25=5000欧姆，R75=750欧姆,R1,2000或3000欧姆 RS,E, 需要计算确定：热敏电阻最大电压3伏） 4。电压与温度的范围：可设定，室温对应V=0.0伏，75度对应V=0.750V,实验数据记录表格,R1= R2= Rs= 室温t 微安表内阻Rg= 微安表量程 电源电压E= 玻璃温度计测量手心温度 自己设计温度计手心温度电流,电学设计性实验（一）