物化实验课件下1.ppt

* * 第二部分 基本实验技术 随着电子技术的飞速发展，在物理化学实验中使用的电子仪器数量正日益增加，最常用的电子仪器有各种交、直流电源，电子继电器，各种类型的自动记录和控制仪表等。为了更深入、广泛的了解电子仪器的原理，并能正确的使用，首先介绍一些电子技术的基本知识。 一、电子元件 包括电阻、电容、电感、电子管、晶体管等。下面主要介绍一下电子管和晶体管的结构和在电路中的作用： ⒈电子管的构造和原理 ⑴电子二极管的构造和原理。电子二极管分为直热式和间热式两种。 直热式 间热式 原理：当灯丝通有电流后，阴极就发射电子。将电子管外接电源，阳极接正、阴极接负，阳极电位高于阴极电位，所以从阴极发 射出来的电子在电场的作用下奔向阳极，经阳极电路回到阴极，而形成阳极电流 IA 。如果反接，电子将受电场的斥力而回到阴极，因而就没有电流通过二极管。 ⑵电子三极管的构造。二极管的两极间加入栅极就成为三极管。栅极由金属丝绕成螺旋形或制成网形围绕着阴极，栅丝之间留有空隙，可以使电子通过奔向阳极。 原理：在三极管中 IA 同时决定于阳极电压VA 和栅极电压 VG ，即 IA = f ( VA , VG ) 。通过调节栅压达到控制阳极电流的目的，由于栅极离阴极较近，栅压的微小变化就可以引起阳极电流较大的变化，所以三极管有放大的作用。 ⒉晶体管的构造和控制原理 ⑴晶体二极管：用一定的工艺手段，在一块半导体材料上一边做成N型、一边做成P型，形成一个PN结，加上相应的电极引线及管壳封装，就成为晶体二极管。 晶体二极管的伏安特性曲线： 非线性、单向导电性、正向压降小、反向击穿 用途：利用单向导电性作整流元件，利用击穿性作稳压管。 ⑵晶体三极管：是一种具有两个 PN 结的半导体器件。在一块半导体基片上，用一定的工艺方法形成两个 PN 结，分为 PNP 型和 NPN 型两种 两种类型的晶体三极管控制原理相同，这里以 NPN 型为例讨论。 结论：①Ie=Ic+Ib由于Ib 很小，故Ic≈Ie 。 ② Ib 的少量变化引起Ic 的较大变化，即放大作 用。 Ic 与Ib 的比值称为 晶体管放大系数 。 ③必须在外电路中接电源Ec 和Eb 并使集电结反向偏置，发射结正向偏置。 三极管的伏安特性曲线分为两组：一组是输入特性曲线；一组是输出特性曲线。 输入曲线表示晶体管输入电流和输入电压的关系。 输出曲线表示晶体管输出电流和输出电压的关系。分为三个区：①放大区：位于Ib=0与Ic 近乎直线上升的部分之间。②截止区：Ib=0以下的区域。③饱和区：特性曲线上左边陡直的部分。 晶体管与电子管的区别： 相同点：二者都可以用于整流、放大、反馈、振荡等电路。 不同点：①晶体管是电流控制元件，它的集电极电流受基极电流控制，它的电流传输是靠半导体内的载流子的运动。 ②电子管是电压控制元件，它的阳极电流受栅极电压控制，其电流传输是靠电子管的阴极发射电子。栅极电压越负，阳极电流越小，栅极电压的微小变化就足以引起阳极电流较大的变化。 二、温度的测量和控制 ㈠、温度的测量 1、温标：温度的数值表示法称为温标 ⑴、摄氏温标：单位是oC，符号是t 。 ⑶、华氏温标：单位是oF，符号是tF 。换算： ⑵、热力学温标：单位是K，符号是T。换算： ⑷、国际实用温标：1927年开始使用 2、温度计 ⑴、水银—玻璃温度计：按其用途、量程和精度，可分为普通水银温度计和精密水银温度计。 引起水银温度计误差的因素： ①温度计的玻璃球受温度和时间的影响发生改变。 ②全浸式温度计使用时部分浸没在介质中，需要进行露茎校正。 ③压力对温度计的影响。5~7mm的水银球，压力系数为每1大气压0.1 oC。 温度计的校正： ①仪器本身的刻度校正（零点校正）。 ②露茎校正 tC—体系内的正常温度 t—测量温度计读数 to—辅助温度计读数 ?—水银对玻璃的相对膨胀系数 ?=0.00016 L—水银露出体系外的长度 3、贝克曼温度计 用途：测量温度的细小变化。构造如图 4、热电偶温度计 由热电偶及测量仪器两部分组成，其间用导线连接，测量范围为-200 oC~1300 oC。 温度计构造原理：两种金属A、B导体构成一个回路，两个端点1、2的温度不同则回路内产生电势差，并随温差增大而增大，这个电势差称为温度电势或热电势。金属A、B称为电偶丝，它们的组合称为热电偶。利用这一原理制成的温度计称为热电偶温度计。 温度计的连接方式及工作原理 在两端点间接入电势测定仪，把热电偶一端固定于某一温度（一般为0 oC，成为冷端），则产生的热电势就是另一端（热端）温度的单值函数，E=f (T)，因而用于测量温度。 5、电阻温度计 ㈡、温度的控制