实验25应用计算机测电阻伏安特性..doc

大学物理实验教案 实验名称：应用计算机测电阻伏安特性 1 目的 1）熟悉PASCO科学工作室软件环境； 2）了解数据采集原理，了解500性型接口线路连接方法； 3）掌握传感器用户自定义方法。 2 实验仪器 计算机一台、500型科学工作室接口一台、电压传感器、直流电源DF1730SL3A一台、滑动变阻器一只、测试板一块 3 实验原理 3.1 实验原理 电子器件的伏安特性表述器件的电流与器件两端电压的关系，有了对电子器件的伏安特性的透彻了解，对器件的应用研究具有重要意义。如果一个电子器件为电阻器件，其特性为线性的且满足欧姆定理，即流过电阻R的电流I与电阻R两端电压V成正比，与电阻的阻值成反比，关系式为 （1） 根据（1）式，可以进行电阻阻值测量。如果已经测出一个电阻的伏安特性，在曲线上取两点A和B，如果对应的坐标分别为A（UA、IA）和B（UB、IB），由于是线性的，所以有 （2） 根据（2）式，可以确定电阻的阻值。 3.2 实验方法 电阻的特性曲线可以在PASCO科学工作室实验系统上应用计算机来测量，测量电路如图25-1所示。稳压电源和滑动变阻器组成分压电路，动点C从B到A的移动过程中，C、B两端电压逐渐升高，电流传感器采集回路中电流信号，电压传感器采集待测电阻RX两端的电压信号，电流信号和电压信号分别送给500型科学接口A和B。500型科学工作室接口采集的电流和电压为模拟量，计算机不能识别，需经过模数A/D转换，变换后的数字信号通过RS232串行口与计算机实现通信，把数字信号送给计算机，PASCO软件对数据处理，显示结果在计算机屏幕上。 3.2.1 电流测量 电流传感器采用外接方式，PASCO提供的电流传感器采样电阻为1.000Ω（此电阻额定电流为2A，容易烧断）。电流传感器使用方便，但如果待测电阻较大时，灵敏度显然偏小。因此，本实验电流传感器采用自定义方式，选用自定义采样电阻可根据实验需要，选用不同阻值以满足测量的要求。电流传感器内部结构如图25-2所示。Rg为采样电阻，经过该电阻将电流转换为电压输出（注：接口A、B、C只识别电压信号），送给500型科学工作室接口的模拟通道A。 通过测量采样电阻两端的电压以及采样电阻的阻值可以确定电流大小，即 （3） 根据（3）式，可以自定义一个测量电流的电流传感器，来测量电路中的电流。 + + A C _ + _ Rx B _ 图25-1 用计算机测定电阻特性示意图 + I Rg 至500型科学工作室接口电路 - 图 25-2 电流传感器内部图 3.2.2 电压测量 电压测量直接用电压传感器。实验中电压传感器采集到的电压信号可以接到500型科学工作室模拟通道B或C（A通道输入阻抗为2MΩ，B和C输入阻抗为200MΩ）。 4 教学内容 4.1 硬件连接 1） 按图25-1连接好线路，特别注意电流或电压传感器梅花插头与插座的正确连接，连接线有箭头和TOP标志，标志应向上，不允许错位强行插入。 2） 线路详细检查正确后，才能打开稳压电源（电压为10V），以免烧坏500型科学工作室接口。 3） 检查500型科学工作室接口A、B、C模拟通道, 选A通道为电流接口，B、C通道任选一个为电压传感器输入口。 4） 电流传感器接线柱有红和黑两色，电压传感器香蕉插头也有红和黑两色，分别代表正极和负极，不要极性接反，否则，实验结果曲线不会在第一象限。 4.2 软件操作 1） 熟悉PASCO科学工作室实验系统的功能与使用方法（图25-3） 2） 接通500型科学工作室接口电源开关（在背面），点击计算机科学工作室Science Workshop图标，计算机进入自检过程