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1、示波器的使用（二）,南开大学基础物理实验教学中心 基础物理实验室,基础物理实验14,引言,在“示波器的使用（一）”中，对波形形成原理已进行了讲述。通过观察交流电压波形，测量交流电压的幅度、频率和相位差等实验实习，对示波器的基本使用有了一定的感性认识。安排“示波器的使用（二）”的目的在于，通过对相应实验的观测，使同学们掌握用示波器测量二极管动态电阻及电解电容的方法，并能进一步地熟练使用示波器。,实验目的,1.了解示波器两种输入耦合方式，进一步熟悉示波器的使用方法 2.用示波器观察稳压二极管的伏安特性曲线并测动态电阻 3.学会用示波器测量电解电容器的电容,实验原理,1.测量稳压二极管的动态电阻（1
2、）观察稳压二极管的伏安特性曲线 按图联接电路。示波器设置为X-Y工作模式、DC输入耦合方式，信号发生器的频率为f（本实验为100Hz），这样便可在荧光屏上调出稳压二极管的伏安特性曲线.,实验原理,（2）测动态电阻稳压二极管工作电流IP的设置：Y2通道耦合开关置“”档，输入选择按下“Y2”键；扫描因数旋钮旋至扫描区（拨离X-Y位置），使荧光屏上出现扫描线；Y2通道耦合开关改置“DC”档；将信号发生器的交流电压调为零，调节其直流电压使荧光屏上的扫描线向下移动h（cm），并使h（cm）所表示的电压数与R之比恰等于IP，于是IP设置完毕。（注意衰减开关电压常数档的选择。）测动态电阻：Y1、Y2通道输入
3、耦合开关均改置“AC”档，信号发生器的直流电压钮保持不变（即保持IP不变），自零调大交流电压，当荧光屏上稳压二极管的正弦电压波形将要发生畸变时，用示波器测出该电压（峰峰值）及电阻上的电压（峰峰值）,从而知此时除IP之外叠加的未畸变交流电流，故由下式可算出该状态下的动态电阻r,实验原理,电解电容器的动态测量值 电解电容器工作时一般都是在极板间加有一定直流电压U基础上还叠加较小的交流电压u。电路用示波器测出该交流电压（峰峰值）及相应的交流电流（峰峰值），已知该交流电的频率f，便可按下式算出交流电容：电容器极板上有直流电压条件下测出的交流电容称作该电容的动态测量值。同学可参照上述测量动态电阻的方法，
4、测出动态电容C。流过电容器的交流电流可通过测量电阻R上的电压算出，于是得到：,实验原理,实验原理,电解电容器的静态测量值 当开关K合“1”时，电源E通过R对C进行充电。充电完毕，再将开关K合“2”端，电容C则通过电阻R放电。充、放电过程中电容上电压uC随时间t的变化规律为：,（充电）,（放电）,实验原理,对于充电过程,当t=时,电容上的电压升到0.632，对于放电过程，当t=时，电容电压降到0.368。这样可利用示波器测出电容器在充电过程中，电压升到0.632时所对应的时间，或测出电容器在放电过程中，电压降到0.368所对应的时间就得到时间常数值，再由=RC，R已知，即可算出电容值。这种利用直
5、流电源对电解电容的充、放电测出该电容的电容值，即为其静态测量值。,仪器用具,示波器；信号发生器；交流电阻箱；待测稳压二极管和电解电容；甲电池、开关等,实验内容,1.观察DC、AC两种耦合方式的区别：（1）观察方波：将信号发生器10HZ方波同时输至Y1、Y2通道，两通道的电压偏转因数要调相同，但Y1通道用DC耦合方式，Y通道用AC耦合方式，观察荧光屏上两种波形的区别。（2）观察正弦波：将信号发生器改为输出正弦形电压，其他不变，观察荧光屏上两个波形高度的 差别。（3）将信号发生器频率改为1kHZ，其他不变，观察荧光屏上两个波形高度有无差别。将信号发生 器改为输出方波，其他不变，观察荧光屏上两个波形
6、高度和形状有无差别。,实验内容,2.测稳压二极管的动态电阻：（1）观察稳压二极管的伏安特性曲线。（2）测量稳压二极管工作电流IP=-10mA状态下的动态电阻。3.测量电解电容器的动态电容按图2联接电路，其中R=500，f=100Hz。测出电解电容器极板上的直流电压为10.0V时的动态电容。,实验内容,4.用示波器观察电解电容器的充电或放电曲线并测其电容值按图3联接电路，其中E为甲电池，R置10K。待测电解电容约为4700F。示波器扫描因数档取5s/DIV。,注意事项,1.有关示波器使用的注意事项与“示波器使用（一）”实验类同。2.电解电容器的极性不得接错，正极接高电位，负极接低电位。3.在使用示波器Y通道测量电压时，勿忘将衰减开关的微调钮旋至右端校正位置；在使用扫描因数钮测量时间常数时，也勿忘将扫描微调钮旋至右端。4.本实验所用稳压二极管型号为2CW13，其稳定电压为6V左右，允许通过的最大电流为Imax=30mA，注意使用时不得超过。,考查题,1.示波器的耦合开关“AC”、“DC”两种输入耦合方式的电路结构和功用有什么不同？若将正弦波或方波以两种耦合方式分别输入Y通道，荧光屏上的波形有无差别？为什么？2.简述稳压二极管动态电阻的测量步骤。3.简述由电解电容器的放电曲线测量电容的步骤。,参考书,刘少杰，大学基础物理实验电磁学分册，南开大学出版社，2002,
