[大学物理实验讲义2011年12201226115118244.docVIP

电磁学实验基础知识 通过实验着重学习电流、电压、电阻等基本量的测量方法；掌握基本测量仪器如万用表、电流表、电压表、检流计、电桥等的性能和使用方法；要求能正确处理数据给出结果。电磁学实验离不开电源和测量仪表，因此下面首先对电磁学实验常用仪器及注意事项作一简要介绍： 电源 1、交流电源 实验室使用较大功率的仪器设备都要由电网提供。我国电网的统一供电规格220伏50赫兹正弦交流电。如果需要使用其它规格的电，则需再经专门设备变换。在使用电源为220伏交流电的设备时，如发现仪器不能工作，或指示灯不亮应先查看引入线、开关、熔断器等是否良好；如发现仪器外壳带电，可能是绝缘损坏，这些应请实验室负责老师处理。 2、直流电源 目前多数实验室采用晶体管直流稳压电源，有许多种规格型号，可以适用不同的用途。结构上都是由变压器、整流器、晶体管或集成电路、电阻、电容等电子元件组装而成。其作用是把220伏交流电降压，整流，再经稳压，获得稳定的直流输出电压。稳压电源都有一定的最大允许输出电流和电压，超出负荷时不但不能起到稳压的作用，而且极易损坏仪器，使用时要注意。 二、电阻器 为了改变电路的电流或作为特定电路的组成部分，常接入各种不同阻值的电阻器（简称电阻）。电阻有固定和可变两类。使用时除应注意其阻值的大小外，还要注意其额定功率及允许通过的相应电流（）。下面着重介绍两种可变电阻器。 滑线变阻器 滑线变阻器构造如图电-1所示。将外涂绝缘层的电阻丝(如镍铬丝等)绕在瓷筒上，并将两端固定于接线柱A和B，因此A、B之间的电阻即为电阻器的总电阻。瓷筒上方的滑动接头C可在粗铜棒上沿瓷筒轴向平移。滑动接头下端在平移时始终和电阻丝表面刮掉绝缘层的部分相接触。铜棒的一端（或两端）装有接线柱C/，用来接续C，以便连线。改变滑动变阻器接头的位置就可以改变A、C间的电阻RAC 和B、C间的电阻RBC。 　　滑线变阻器在电路中有两种接法：（1）用作限流器 如图电-2所示。为了控制负载Rf的电流，将滑线变阻器的AC部分串联到电路中，BC部分不用。当滑动接头C向A端移动时，RAC减小；当C向B端移动时RAC增大，从而改变了电路中的总电阻，使负载中的电流得到控制。（2）用作分压器 如图电-3所示，为了调节负载Rf两端的电压，将滑线变阻器A端接电源正极，B端接负极，负载从B-C间取得电压UBC。当滑动接头C移向A时，UBC增大；当C向B时，UBC减小。因此，调节滑动接头C的位置就能起到控制负载两端电压的目的。 需要指出，虽然滑线变阻器作限流器使用和作分压器使用都有调节负载电路中电流和电压的作用。但是对于具体的负载和变阻器，两者的效果却大不相同。一般来说，当负载电阻比变阻器总电阻大时，用作分压器效果显著；而负载电阻小于变阻器总电阻时，用作限流器效果显著。 旋转式电阻箱 电阻箱是由若干个准确阻值的固定电阻元件按照一定的组合方式接在特殊的变换开关上构成的。图电-4表示一种电学实验室常用的ZX２１99999.9Ω时，用A、D接线柱。６个旋纽，每个旋钮的边缘上都标有0、1、2、……、9等数字。每个旋钮边缘的面板上有×0.1、、×10000等数字称为倍率。当某个旋钮上的数字旋到对准所示的倍率时，用倍率乘上旋钮的数字，即为其所对应的电阻值。如图电-4的电阻箱，面板上每个旋纽所对应的电阻分别为6×100、6×10、2×1、6×0.1，总电阻即为： （1）该电阻箱精确度等级为0.1级。意思是说：该产品质量保证在实际使用时阻值的相对误差不大于面板示值的0.1%。例如，相应于图电-4所示662.6的误差应估计为。 （2）该电阻箱的额定功率为，由得各档允许通过的电流如下表： 旋钮倍率 ×0.1 ×1 ×10 ×100 ×1000 ×10000 允许负载电流（A） 1.58 0.5 0.158 0.05 0.0158 0.005 三、电表 电磁测量仪表种类繁多。在物理实验中常用的大部分是磁电系仪表。这类仪表是靠通电线圈在磁场中受到的作用力矩来反映通过电流的大小。具有灵敏度高，刻度均匀，便于读数等优点。缺点是抗过载能力差，因此使用中应特别小心。磁电系仪表只适用于测量直流电，要测交流电须经过整流元件整流。 磁电系仪表的基本部分（表头）的构造如图电—5所示。永久磁铁的两个极上有一 对半圆形的极掌，极掌之间有圆柱形软铁芯，它与极掌之间的气隙中形成均匀分布的辐射状磁场。在气隙中有一个活动线圈（称为动圈），线圈的转轴上固定一 根指针。当有电流通过时，线圈受电磁力矩的作用而偏转，直到电磁力矩与游丝的反扭力矩平衡。这时线圈与指针偏转角的大小与所通过的电流强度成正比。电流方向不同，指针偏转方向也不同。当电流为零时，线圈不偏转，指针应指在零标度处，若不在零处，可调节零点调整螺丝，使指针指零。 磁电系表头组合成