本科毕业设计论文--黑箱实验.doc

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1、黑箱实验论文学校：大连大学学院：环境与化学工程学院班级：化学151班姓名：学号：时间：指导教师：摘要：已知黑箱内有直流电源、交流电源、电阻（正负热敏电阻和定值电阻）、电容、二极管，电感线圈，根据电阻正反接阻值不变，热敏电阻阻值随温度变化，电容的充放电原理，二极管单向导电性、反向电阻无穷大和电感线圈在交流电路中存在阻抗的特性，利用万用表检测黑箱的内部结构，并推测出黑箱每对接线孔之间的元件。关键词：黑箱、万用表。正文：一、黑箱，指的是内部结构和特性不能直接观测的系统，只能通过外部观测和试验去认识的其性能和

2、特性的系统和客体。求解这种未知系统的问题，就是黑箱问题。这些黑箱的内部结构和机理还不清楚或不十分清楚，需要我们去了解、去认识。著名的控制论专家艾什说：“所有的事物实际上都是黑箱，并且我们从小到老一辈子都在跟黑箱打交道”。在物理教学中，我们遇到许多黑箱问题,如果我们能恰当地运用这些黑箱问题,将十分有利于培养与训练学生的创造思维。研究黑箱有两种方法：一种是开启黑箱法，即将黑箱分成局部，研究其内部结构和功能，但由于开启黑箱时，可能会引起黑箱本身结构和功能的变化，而且有些黑箱不允许打开或由于技术问题不能打开，

3、所以这种方法有很大的限制。另一种方法是不开启黑箱，既不破坏黑箱的半身结构，而是有目的地对黑箱输入信息，观测黑箱对应的输出信息，并利用分析、综合、利弊等逻辑的方法和必要的数学运算而得到结论最后确定黑箱内部状态和内部结构。解决黑箱问题的基本程序：二、黑箱问题虽然带有一定的猜测性，但这种猜测必须符合一定外部特征下所做出的有方向的猜想。黑箱问题属于根据所给结论，进行逆向思维，推断出黑箱内部结构的问题。解决电学黑箱问题的基本思路是：利用所学的电路基础知识，分析题设所给各种数据条件，对黑箱内部电路元件的连接情况进

4、行预判，抓住问题的关键，找到正确的切入点。三、黑箱的原件简单介绍：（1）电阻、热敏电阻①定值电阻即阻值不随温度变化的电阻，随着电流在电阻里流动，阻值保持不变。②热敏电阻热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，其阻值分别随温度的升高而明显变大和变小。在通电过程中，热敏电阻会因为电流热效应而改变阻值，从而使电路中的电流发生变化。正温度系数热敏电阻：负温度系数热敏电阻：（2）电容器电容器由两块金属板组成，可储存和释放电荷。在与直流电源相连接时可进行充电，当储存电荷达到一定值后会处于稳态，电阻无穷

5、大，相当于开路。故在直流电路中刚通电时电路有一定电流然后逐渐降至0，相对的电阻也从一定阻值逐渐升至无穷大。电容器在连有交流电源的电路中存在一定阻抗：（3）电感线圈若线圈本身存在一定电阻，在直流电路中电感线圈相当于一个电阻，只有在接通和断开电源的一瞬间产生自感现象。在交流电路中，电感线圈会存在自感现象，产生阻抗，使得电路中电流相较同样条件的直流电路中的电流明显变小。电感线圈在交流电路中的阻抗：（4）二极管二极管具有单向导电的特性，即正向导通，反向短路。常见的二极管正向电阻很小或有一定电阻，反向电阻无穷大

6、。四、黑箱问题虽然带有一定的猜测性,但这种猜测必须符合一定外部特征下所作出的有方向的猜想。黑箱问题属于根据所给结论,进行逆向思维,推断出黑箱内部结构的问题。解决黑箱问题的基本思路是:利用所学的电路基础知识,分析题设所给各种数据条件,对黑箱内部电路元件的连接情况进行预判,抓住问题的关键,找到正确的切入点。黑箱问题所提供的条件不同，但解题思路大致可以是：首先必须用万用表直流电压档测出直流电源，交流电压档检测出交流电源，以及各电源的正负极，因为首先测出电源后才能用欧姆档检测其他元件，否则欧姆档接入电源后会导

7、致万用表损坏。一般用50V量程测量电源所在位置及其电压大小。然后再用欧姆档检测。对于指针式多用表，可以先选用×1K倍率档。如果正反接显示的阻值相同，就表明所测的两端之间可能接有电阻或者电感线圈，然后再用合适的量程测量精确的阻值，之后再进一步检测是否电感或者电阻类型。如果正反接显示的阻值相差很大，就表明所测的两端之间接有二极管，再进一步测出其正负极。如果用最高倍率档测量时正反接显示的阻值都是无穷大，就可以判断所测的两端之间是断路或者连有电容。如果测出阻值是无穷大的接孔中正反接检测时均是出现先显示一定阻值

8、后再偏至无穷大，则可以判断出两端之间接有电容。具体内容如下：五、开始实验实验内容：在箱面上有九组接线孔，它们分别是：1，2、3，4、5，6、7，8、9，10、11，12、13，14、15，16、17，18。每行两个接线孔为一组，两个接线孔之间只可能有一个电学元件或者断路，这些元器件可能是：电阻（定值电阻和正负温度系数热敏电阻）、电容、二极管、电感线圈、电源（直流电源和交流电源）。实验目的：1、判断黑箱内电学元器件的种类及其位置。2、确定元件的规格参数。