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工訓(xùn)中心的牛馬實驗?
1.實驗?zāi)康?/strong>
1.熟悉測量驗證常用元器件參數(shù)、 并采用替代法(測量回路電流)測量其伏安特性的方法。
2.熟悉測量誤差及減小測量誤差注意事項
2.實驗儀器和器材
1.實驗儀器.
直流穩(wěn)壓電源型號:IT6302
臺式多用表型號:UT805A
2.實驗( 箱)器材
電路實驗箱
元器件:電阻(1/2W:1002、4700、 1k、4.7k、 10k
1/4W: 4700);二極管(1 N4148);電容(0.1μF、4.7μF、 47μF)
3.實驗內(nèi)容
1.觀測給定元器件，用萬用表檢測電阻、電容值; 判別二極管的極性、測量二極管的正向壓降; ( 判別三極管的類型和e、b、 c三個管腳)
2.選用不同擋位測量，計算相對誤差。分析:減小測量誤差 應(yīng)選擇合適的量程。
3.測量電阻和二極管的伏安特性。分析: 電阻為線性器件,二 極管為非線性器件、伏安特性包括正向和反向的。
4.觀測電阻超過額定功率，二極管超過最大允許電流時的現(xiàn)象。分析:元器件工作超過極限參數(shù)時會發(fā)熱損壞
4.實驗原理
1.常用元器件的識別與簡單測試
電子元器件根據(jù)封裝和安裝形式可分不同類:如分立器件與集成器件、直插式器件與表面安裝器件;根據(jù)電氣特性可分不同類:如有源器件與無源器件、線性器件與非線性器件。
無源器件是指沒有電壓、電流或功率放大能力的元器件,如電阻、電容、電感、二級管等。
有源器件是指有電壓、電流或功率放大作用的器件，如三極管、場效應(yīng)管、運算放大器等。有源器件正常工作的基本條件是必須向器件提供相應(yīng)的電源，如果沒有電源，器件將無法工作。
選用電子器件應(yīng)熟悉其種類、特點、性能、指標(biāo)、用途及使用方法。
常用種類:電阻器、電位器、電容器、電感器、二級管、三極管、場效應(yīng)管、數(shù)碼管和運算放大器等。
常用元器件的種類、規(guī)格、用途及參數(shù)
| 種類 | 規(guī)格 | 參數(shù) | 功能 | 檢測 |
| 電阻 | 繞線電阻、薄膜電阻、敏感電阻 | 阻值 額定功率 | 分壓、限流和充當(dāng)負(fù)載 | 固定可變 特殊 電橋 |
| 電容 | 陶瓷、云母、紙質(zhì)、薄膜、電解 | 容量 額定電壓 | 隔直流、通交流，濾波、旁路 | Q表 LCR測試儀 |
| 電感器 | 空心、磁芯、鐵心電感器 | 電感量、品質(zhì)因數(shù)、標(biāo)稱電流、分布電容 | 隔離、濾波 變換電壓電流阻抗 | 自感 互感 Q表 |
| 二極管 | 普通二極管 發(fā)光二極管 穩(wěn)壓管 | 最大允許電流和最高反向工作電壓，正向壓降 | 整流、檢波、穩(wěn)壓、混頻 | 硅 鍺 圖示儀 |
| 三極管 | PNP型?NPN型 | 電流放大系數(shù)B、ICM、?BVceo、PCM | 放大作用和開關(guān)作用 | 圖示儀 |
標(biāo)稱在元器件上的值稱為標(biāo)稱值，常用文字符號直接標(biāo)注和色碼標(biāo)注，選用元器件根據(jù)標(biāo)稱值及允許偏差范圍選定參數(shù)，實際值可用儀表測得。
2 .元器件的伏安特性
加在元器件兩端的電壓V與元器件的電流I之間的關(guān)系曲線—伏安特性曲線。
?
測試伏安特性曲線：點測法，掃描法
電流測量方法：直接測量，替代法間接測量
a. 線性電阻器件伏安特性曲線:?
b. 二極管是非線性器件，正向和反向伏安特性都是非線性的且是不對稱的:
?
?
3.測量方法測量誤差
a.測量內(nèi)容
能量測量:電壓、電流、功率、電場強度
電路參數(shù):電阻、電容、電感、阻抗
信號特性參數(shù):頻率周期、相位、調(diào)制系數(shù)
特性曲線:伏安特性、幅頻特性、相頻特性
性能特性:放大倍數(shù)、通頻帶、靈敏度、信噪比
b.測量方法
直接測量法:測量結(jié)果直接顯示出數(shù)值
間接測量法:先測量與被測量有一定關(guān)系的量，再推算出
組合測量:列出數(shù)個被測量方程式，通過聯(lián)立方程組求解
c.測量及發(fā)生信號儀器
信號發(fā)生器:函數(shù)信號發(fā)生器、任意波形發(fā)生器
電壓測量:指針、數(shù)字電壓(伏特、毫伏)表
電流測量:指針、數(shù)字電流(安倍、毫安)表
信號波形及參數(shù)測量:模擬、數(shù)字示波器
信號分析:頻譜儀、信號分析儀
電路參數(shù)測量:掃頻儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀
模擬電路特性分析測試:電橋、晶體管特性測試儀
數(shù)字電路特性分析測試:邏輯分析儀
d.測量儀器技術(shù)指標(biāo)
準(zhǔn)確度、量程、分辨率、頻率范圍、輸入阻抗等
f.測量誤差
測量誤差是測量值與真值(被測量的真實值)的差別。分系統(tǒng)誤差，偶
然誤差和粗大誤差，用絕對誤差和相對誤差表示。
絕對誤差:
?
絕對誤差可由儀表的準(zhǔn)確度等級及量程計算得到：
?
相對誤差：
?
容許誤差:相對誤差和絕對誤差結(jié)合表示（電子測量儀器）
如準(zhǔn)確度為a%±n的數(shù)字多用表測量值為X：
測量誤差
?
如測量電阻顯示99.002Ω（5位半多用表準(zhǔn)確度0.02％±6，用200Ω檔）則：
?
減小測量誤差：測量方法，選用儀表，量程合適，校正， 多次測量等?
4 .多用表、直流穩(wěn)壓電源使用
a.多用表
多用表（萬用表）的種類：指針式和數(shù)子表
多用表功能：測量電阻直流交流電壓、電流、通斷、電容、二極管、三極管，溫度、頻率等。
多用表測量的準(zhǔn)確度：位數(shù)（3位半、5位半），誤差等級。
多用表使用注意：功能旋轉(zhuǎn)開關(guān)及量程選擇、表筆位置：
測量電壓、電阻、二極管、通斷等：紅表筆插入VΩ端，黑表筆插入公共端COM。（數(shù)子表紅表筆內(nèi)部接+，黑表筆接-）
注意：元器件測量參數(shù)時不能外接電源電路。
測量電流：紅表筆插入A或mA端口,黑表筆插入公共端口COM（此時儀表內(nèi)阻為0）,測量時要斷開被測電路后將表筆串入斷開的兩點。
注意：不能并接被測電路，并正確選量程及端口。
b.直流穩(wěn)壓電源
工作原理: 線性直流穩(wěn)壓源與開關(guān)穩(wěn)壓電源。
主要技術(shù)指標(biāo): 額定功率、輸入電壓、（幾組）輸出電壓及輸出電流等；特性指標(biāo)：穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、紋波電壓等質(zhì)量指標(biāo)。
- 實驗操作
1.觀測給定元器件， 用萬用表檢測電阻、 電容值； 判別二極管的極性、 測量二極管的正向壓降；
- 萬用表測電阻
將萬用表紅表筆接入實驗箱電阻的一端，黑表筆接入另一端，萬用表調(diào)成歐姆檔，從顯示器讀出讀數(shù)即可。
?
?
?
- 萬用表測電容
測量方法同測電阻，即將萬用表調(diào)成電容檔即可
?
- 判別二極管的極性、 測量二極管的正向壓降
方法同測電阻，只需測完一次后將紅黑表筆換位置即可測出二極管的另一屬性
?
結(jié)果分析：如圖可得，實驗測得的數(shù)據(jù)值和實驗箱上標(biāo)的值有一定誤差，這是可能由于元器件老化，接觸不良以及導(dǎo)線自身帶有電阻的關(guān)系。另外由二極管的現(xiàn)象可得二極管具有單向?qū)蛐?#xff0c;反向?qū)驎r電阻無限大，正向?qū)驎r電阻較小。
- 測量電阻和二極管的伏安特性。
操作：
1.按照實驗原理圖連接電路
2.打開直流電源，測量數(shù)據(jù)
3改變?nèi)与妷?#xff0c;再次測量數(shù)據(jù)
4重復(fù)上述過程，直到收集到足夠的數(shù)據(jù)時停止實驗。整理數(shù)據(jù)
實驗數(shù)據(jù)：
測量電阻器伏安特性
| 電壓V | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 3 | 6 |
| 取樣電壓Vr | 0 | 0.0857 | 0.17213 | 0.25852 | 0.34506 | 0.51825 | 1.039 |
| Vrx | 0 | 0.4143 | 0.82787 | 1.24148 | 1.65494 | 2.48175 | 4.961 |
| Irx | 0 | 0.000857 | 0.0017213 | 0.0025852 | 0.0034506 | 0.0051825 | 0.01039 |
?
測量二極管伏安特性
正向
| 電壓V | 0 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 1 | 2 | 3 | 6 |
| 取樣電壓Vr | 0 | 0.28726 | 0.48001 | 0.67290 | 0.96020 | 1.91878 | 2.8245 | 5.7380 |
| Vdx | 0 | 0.01274 | 0.01999 | 0.0271 | 0.0398 | 0.08122 | 0.1755 | 0.262 |
| Idx | 0 | 0.0028726 | 0.0048001 | 0.006729 | 0.009602 | 0.0191878 | 0.028245 | 0.05738 |
?
反向
| 電壓V | -0.5 | -1 | -2 | -3 | -6 | -10 |
| 取樣電壓Vr | -0.49157 | -0.98484 | -1.97154 | -2.9584 | -5.9225 | -9.4512 |
| Vdx | -0.00834 | -0.01516 | -0.02846 | -0.0416 | -0.0775 | -0.5488 |
| Idx | -0.0049157 | -0.0098484 | -0.0197154 | -0.029584 | -0.059225 | -0.094512 |
?
現(xiàn)象分析：
實驗圖形基本符合預(yù)測
通過伏安特性曲線可知，線性元件的電阻維持不變，伏安特性曲線繼續(xù)呈一條直線。而二極管呈曲線變化。
實驗結(jié)論：
二極管的電阻隨著電壓變化而變化，且隨著電壓增大電阻升高的速度放緩。
- 選用不同擋位測量，計算相對誤差。
實驗操作：
- 讀取上一實驗的數(shù)據(jù)
- 讀取元件上的標(biāo)注值以及偏差，配合萬用表的檔位以及測量值進(jìn)行記錄分析
實驗數(shù)據(jù)：
已知5位半多用表準(zhǔn)確度0.02％±6
| 電阻的標(biāo)稱值 | 100Ω | 470Ω | 1KΩ | 1KΩ | 10KΩ |
| 允許偏差范圍 | ±5%J—I級 | ||||
| 測量值 | 200 | 2K | 2K | 20K | 20K |
| 99.433Ω | 0.47294KΩ | 1.00797KΩ | 1.0080KΩ | 9.9853KΩ | |
| 偏差 | 0.567Ω | 2.94Ω | 7.97Ω | 8Ω | 14.7Ω |
| 測量誤差 | 0.0258866Ω | 0.000154558KΩ | 0.000261594KΩ | 0.0008016KΩ | 0.000259706KΩ |
已知5位半多用表準(zhǔn)確度0.2％±5
| 電容的標(biāo)稱值 | 0.01μF | 0.1μF | 0.47μF | 4.7μF |
| 允許偏差范圍 | ||||
| 測量值 | 6μF | 6μF | 6μF | 60μF |
| 0.010μF | 0.088μF | 0.433μF | 4.788μF | |
| 偏差 | 0μF | 0.012μF | 0.037μF | 0.088μF |
| 測量誤差 | 0.00502μF | 0.005176μF | 0.005866μF | 0.014576μF |
通過萬用表測量，實驗用二極管不存在損壞
| 1N4007 | LED | LED（共陰極） | |
| 正向降壓 | 0.57V | 1.76V | 1.62V |
| 反向電阻 | 無窮大 | 無窮大 | 無窮大 |
現(xiàn)象分析：
幾乎所有元件都存在測量誤差，且誤差值與測量量程的選擇有關(guān)。
實驗結(jié)論：
一般來說，目標(biāo)值接近量程中部時誤差相對較小
二極管存在著單向?qū)ㄐ?。一般來說，某一方向電阻有限，而另一方向電阻近乎無限大。
4.觀測電阻超過額定功率，二極管超過最大允許電流時的現(xiàn)象。
實驗操作：
- 采取測量電阻伏安特性曲線的電路進(jìn)行電路連接
- 開啟電源，測量數(shù)據(jù)
- 逐步升高電壓，記錄數(shù)據(jù)。同時觀察電阻是否有任何冒煙現(xiàn)象
- 觀察到冒煙現(xiàn)象后，立刻停止實驗，整理數(shù)據(jù)
實驗數(shù)據(jù)：
| 電壓 | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 |
| 取樣電壓Vr | 0 | 0.08703 | 0.17430 | 0.26164 | 0.34902 |
| Vrx | 0 | 0.41297 | 0.8257 | 1.23836 | 1.65098 |
| Irx | 0 | 0.0008703 | 0.001743 | 0.0026164 | 0.0034902 |
| P | 0 | 0.0003594 | 0.001439 | 0.00324 | 0.00576 |
| 電壓 | 3 | 6 | 10 | 11 | 20 | 31 |
| 取樣電壓Vr | 0.52380 | 1.05028 | 1.75851 | 1.94304 | 3.5994 | 5.7225 |
| Vrx | 2.4762 | 4.94972 | 8.24149 | 9.05696 | 16.4006 | 24.2775 |
| Irx | 0.005238 | 0.0105028 | 0.0175851 | 0.0194304 | 0.035994 | 0.057225 |
| P | 0.012970 | 0.0519859 | 0.1449274 | 0.1759803 | 0.590323 | 1.389279 |
?
現(xiàn)象分析：如圖，當(dāng)電壓達(dá)到11V時，出現(xiàn)了冒煙現(xiàn)象，說明此時已經(jīng)達(dá)到工作極限。繼續(xù)增大電壓，電阻燒毀。
實驗結(jié)論：電阻存在最大工作電壓，一旦超過這個閾值，就會對元件造成不可逆損壞。
6.心得總結(jié)：
1.學(xué)習(xí)的知識點：初步學(xué)習(xí)了一些元器件的識別與簡單測試，了解了常用元器件的種類、規(guī)格、用途及參數(shù)。學(xué)習(xí)到了一些元件的伏安特性，以及工作狀態(tài)的存在。認(rèn)識了誤差的產(chǎn)生原因，學(xué)習(xí)了避免/減少誤差的方法
2.掌握的技能：掌握了測量常用元件的技能，具備判斷二極管極性的能力。學(xué)習(xí)了誤差計算的方法。學(xué)會了伏安特性的測量。熟悉了利用繪圖軟件繪圖的能力。
3.人文：認(rèn)識到交流效率的重要性。聽講或者觀摩網(wǎng)課時的疑問與其思考，不如多余同學(xué)老師交流請教。在面對多階段多人合作的精細(xì)操作時，保持高度的耐心和高效的交流是十分必要的。這樣間接影響著實驗進(jìn)行的效率。同時，實驗安全也十分重要。要做到及時斷電，不觸摸高熱元件
4.記憶：課前提前預(yù)習(xí)，可以極大的知識的記憶程度。同時，及時對知識進(jìn)行梳理也可以節(jié)約大量記憶成本。