《电磁学实验》PPT课件

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1、大学物理实验电磁学实验主要内容：实验介绍用示波器显示二极管的伏安特性电子射线的电偏转和磁偏转用UJ31型电位差计较正电表灵敏电流计的特性研究霍尔效应应变式测力传感器与非平衡电桥数据处理方法最小二乘法线性拟合实验一用示波器显示二极管的伏安特性问题：1可以用示波器测量的物理量有哪些？2如何用伏安法测元件的伏安特性？3二极管伏安特性曲线是线性还是非线性？如何测量其导通电压？伏安法元件（二极管）的伏安特性AVXYch1ch2SS7802A二综示波器面板介绍1示波管的结构2电子射线的电偏转位移与电偏转电压的关系？3电偏转灵敏度与加速电压的关系？4电子射线

2、的磁偏转位移与磁场（励磁电流）的关系？实验二电子射线的电偏转和磁偏转1热阴极：前端涂有氧化物，当灯丝中通入电流时，阴极受热而发射电子，并形成电子流。2控制栅极：套在阴极外侧，工作时栅极电势低于阴极，即调节栅极电势的高低可以控制到达荧光屏的电子流强度，“辉度调节”。3阳极：阳极电压（对阴极）约1000V，可使电子流获得很高的速度，阳极区的不均匀电场还能将由栅极过来的散开的电子流聚焦成一窄细的电子束，改变阳极电压可以调节电子束的聚焦程度，即荧光屏上光点的大小，称为“聚焦调节”。4偏转板：X/Y5荧光屏示波管的结构示波器结构和工作原理在偏转板间，x方

3、向电子不受力，以速度u作匀速直线运动匀速直线运动，y方向，电子作出速度为零的匀加速运动，电子的运动方程：（1）进入偏转场前使电子加速电压是Va，加速电场对电子做的功全部转变为电子的动能：代入（1）得l区间，抛物线运动l界限外，匀速直线运动（2）电子射线的电偏转在x=l处对（2）式求微商有由得到：由此可知电子的位移和偏转电压成正比。验证！电偏转的灵敏度定义：当偏转板上加单位电压时所引起的电子束在荧光屏上的位移(4)单位：mm/V或者div/V(3)代入(4)由此可知dD与加速电压成反比，加速电压愈大，dD愈低。验证！电子射线的电偏转电子射线的磁偏

4、转当运动电子进入一范围不大，但方向与运动方向垂直的磁场中，电子将受到洛仑兹力，运动方向发生偏转。设磁场为均匀磁场，与电偏转相似，磁偏转的位移s∝I验证！磁偏灵敏度dB：实验三用UJ31型电位差计较正电表问题：1电位差计如何测量电势差？2电位差计的级别是多少？量程是多少？为什么可以用其较正电表？3电表的级别如何确定？基本原理：电压补偿原理电位差计原理图１标准电流的校准２未知电势差的测量级别：0.05工作电流：10mA量程：17.1mV/171mV电表的准确度和级别：按国家标准，电表的准确度分为7个等级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.

5、5，5.0设电表的等级为a，则Dmax为电表的最大绝对误差，Xmax为电表量程。例：0.5级量程为0～1A电流表，Dmax≤5mA，这表示生产厂家生产此种规格的电表，其基本误差必须在±5mA以内，使用该电表时，可以认为它最大的绝对误差不超过5mA。实验四灵敏电流计的特性研究问题：1如何提高灵敏度？2如何测量其技术参数？（包括电流灵敏度、电压灵敏度、内阻、临界外阻）3电流计的三种运动状态是什么？如何产生？结构：提高灵敏度的措施1线圈（轻，小）2悬丝3光指针灵敏电流计的结构当线圈里有电流I通过时，线圈在磁场中受到磁力矩MB，发生偏转，悬丝被扭转，由

6、于弹性悬丝产生一个反向的弹性扭力矩MD，它们分别为：灵敏电流计的结构当两者平衡时，即MB=MD，可以得到灵敏电流计的电流灵敏度：电压灵敏度：，r为灵敏电流计内阻D为单位转角的扭力矩，a为偏转角度测量灵敏电流计灵敏度的电路根据部分电路欧姆定律有：Ig为实验中固定通过电流计的电流，通过改变V和R控制；r为电流计内阻。上式可改写为R和V为一线性函数关系，通过测量一系列的(Vi，Ri)，去验证线性关系。（如何验证？）斜率：截距的绝对值：Si，SV根据线圈所受力矩列出其运动的微分方程如下：电流计的三种运动状态为阻力系数实验五霍尔效应问题1什么是霍尔效应？

7、2霍尔电压与哪些因素有关？半导体:P型半导体N型半导体霍尔效应将通有电流的半导体薄片置于磁场中，并使薄片平面垂直于磁场方向，漂移速度为v的载流子，受到磁场力：的作用向某一侧面积聚，在侧面上积聚的电荷将在薄片中形成横向电场E，使载流子受到电场力在开始阶段，电场力比磁场力小，电荷将继续向侧面积聚。随着积聚电荷的增加，电场不断增强，直到载流子所受的电场力与磁场力相等霍尔电压：令为霍尔系数，则，所以有以上关系式：1通过求出RH，判别半导体的类型2与金属相比，半导体的霍尔效应更显著3研究载流子浓度与温度的变化规律4根据霍尔电压与磁感应强度的关系，霍尔片可

8、以用来制作测量磁场的仪器令KH称为霍尔灵敏度，它决定了I、B一定时霍尔电势差的大小；KH由材料的性质及元件的尺寸决定；对一定的元件KH是常量，单位为伏