“物理实验基础”802室实验教学讨论

目的、意义

  • 目的:本实验通过对收音机输入回路中的LCR串联电路特性进行测量和研究,测量电路的谐振曲线,了解电路品质因素Q的物理意义,掌握LCR串联谐振电路的特点及其测量方法。
  • 意义:利用LC电路的谐振来选择或过滤特定的频率具有非常广泛的应用,除了收音机、电视机选台,日常生活中还有很多类似的例子,下一循环的核磁共振实验仪器中就要用到了LC串联共振。

三基内容

  • 电阻箱读数的有效数字——参看书本第12页和电阻箱电阻值有效数字的确定
  • 指针式仪表的读数;
  • 品质因素的物理含义,以及对此会产生影响的物理参数;
  • 函数信号发生器的操作;
  • 电容表的使用;
  • 数据处理过程中有效数字的取舍;
  • 收音机的工作原理;
说明:我的电脑能打开“电阻箱电阻值有效数字的确定”这个文档,如果有同学打不开,可能是因为浏览器插件的问题,建议先下载后,再打开! — 乐永康 2009/05/03 22:41

实验重点

  • 实际谐振频率的判断依据:根据定义,当输入频率是实际谐振频率时,回路中阻抗最小,电流最大,外阻两端的电压U2最大,内阻上的压降也最大,路端电压U1最小。

拓展

  • 电感的测量方法
  • 对测量结果进行深入的误差分析和不确定度评估
  • 什么是调制?调制的方法有哪些?
  • Q质两个计算公式等价性的推导
  • 测量谐振曲线的两种方法的等价性的证明
  • 书本上关于半功率点的定义是否合理?电路阻抗随频率发生改变,半功率点的定义仍成立吗?
  • dB是什么单位?怎么定义的?
  • 交流信号的振幅和有效值之间存在什么关系?
  • 为什么实验中阻抗Z的计算公式要如此复杂(即平方和,再开根号的关系)?而电阻串联、并联的计算公式却简单很多。为什么电阻串、并联的计算公式中用的都是加号,而LC串联后感抗和容抗之间却是减号?

目的、意义

  • 目的:本实验要求学生掌握弱磁场测量原理及如何用集成霍耳传感器测量磁场的方法;掌握圆线圈磁场的计算公式,并证明磁场迭加原理;掌握亥姆霍兹线圈产生均匀磁场的特性。
  • 意义:各类磁场在生活、生产、研究中的应用都非常广泛,如何产生合乎要求的磁场是一项重要技术,如何准确测量磁场并评定不确定度也非常的重要。从探测线圈到目前应用广泛的众多传感器技术,各种磁场测量技术都包含有丰富的物理内涵,适用面可能也会有差异,学生有必要了解、掌握一些重要的测量技术。地磁场一直存在于我们的周围,如何测量其大小,如何消除或避免它对我们的实验活动的影响,都是非常有趣的内容。

三基内容

  • 什么是亥姆霍兹线圈?其磁场特性如何?
  • 双线圈的间距改变时,中轴线上的磁场分布如何改变?
  • 圆线圈磁场的空间分布,计算公式,真空磁导率
  • 霍尔效应的原理和应用
  • 恒流电源和稳压电源的特性
  • 数显仪表的读数

实验重点

  • 如何构建亥姆霍兹线圈
  • 实验仪器的调节,传感器的位置和方向的控制,以确保测量是在中心轴线上进行
  • 关于测量中逐点调零的必要性的讨论,具体分析会有哪些影响实验结果的因素,并讨论各种因素能产生的影响的大小,而且可以利用实验设备进行检验自己的讨论

拓展

  • 用现有仪器估测地磁场
  • 了解如何实现磁屏蔽
  • 了解如何产生强磁场
  • 了解各类实际应用中所需的磁场的强度量级
  • 双线圈产生的磁场的空间分布
  • 详细讨论如何用探测线圈和霍尔传感器测量磁场,并作比较,如基本原理、适用范围、测量灵敏度、使用方法等方面
  • 探讨一下如何基于霍尔传感器,制作一台磁场测量仪器,希望有些定量的分析!测稳定磁场和交变磁场,相应的仪器有何不同?
  • 霍尔传感器能否测某个频率的交变磁场,关键取决于什么?

目的、意义

  • 目的:学习什么是磁阻效应,研究磁阻随磁感应强度变化的规律。
  • 意义:磁阻效应在生产、生活、科研上都有非常广泛的应用,如在磁介质存储技术中。2007年,发现巨磁阻效应的科学家被授予诺贝尔物理学奖。

三基内容

  • 什么是霍尔效应?什么是磁阻效应?
  • 电阻箱的使用
  • 数显仪表的读数
  • 按要求连接线路
  • 数据处理时的有效数字

实验重点

  • 满足不同函数关系的实验数据的拟合
  • 如何根据所研究的物理规律、实验条件等确定合适、合理的测量范围和步长(数据点之间的间隔)

拓展

  • 半导体的电阻值随温度如何变化?
  • 探讨:仪器正常工作状态下,其他条件不变时,锑化铟磁阻传感器的磁电阻随时间增加而减小的原因。这对我们在实验室的参数选择有何影响?
  • 用李萨如图形验证倍频效应;倍频效应出现在哪个磁场区?在我们的实验中,为什么只能在频率很低时观察到倍频效应?
  • 磁电阻随电流的变化
  • 什么是巨磁阻效应?什么是庞磁阻效应?现实中各有哪些具体的应用?

欢迎各位老师、同学指正并参与讨论。乐永康 2008/11/05 00:29

>请问老师,实验用的这个毫特计的法向是什么方向呐?好像不是是对着探头的竖直方向,因为理论上轴线上磁场是沿轴线的吧?那毫特计的法向就是沿着长边的方向吗? — 马相宜 2013/10/06 19:24

我记得书上有一段描述:“背靠背”放置这两个霍尔探头,它们的法向和探头外壳长边平行! — 乐永康 2013/10/06 19:33
另外,具体做实验相关的提问应该到每个实验的页面上去。 — 乐永康 2013/10/06 19:33
  • exp/discuss/jichu802.txt
  • 最后更改: 2013/10/06 19:36
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