㈠ 戴維南和絡頓定理實驗報告及求
一、實驗目的
1. 驗證戴維南定理和諾頓定理的正確性,加深對該定理的理解。
2. 掌握測量有源二端網路等效參數的一般方法。
二、原理說明
1. 任何一個線性含源網路,如果僅研究其中一條支路的電壓和電流,則可將電路的其餘部分看作是一個有源二端網路(或稱為含源一埠網路)。
戴維南定型擾鏈理指出:任何一個線性有源網路,總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯來等效代替,此電壓源的電動勢Us等於這個有源二端網路的開路電壓Uoc,其等效內阻R0等於該網路中所有獨立源均置零(理想電壓源視為短接,理想電流源視為開路)時的等效電阻。
戴維南定理和諾頓定理的驗證─有源二端網路等效參數的測定
1
電路基本實驗(二)——戴維南定理及諾頓定理研究
一. 實驗目的
1) 學習測量有源線性一埠網路的戴維南等效電路參數。 2) 用實驗證實負載上獲得最大功率的條件。 3) 探討戴維南定理及諾頓定理的等效變換。 4) 掌握間接測量的誤差分析方法。 二. 實驗原理及方法 1. 實驗原理
在有源線性一埠網路中,電路分析李核時,可以等效為一個簡單的電壓源和電阻串聯(戴維南等效電路)或電流源與電阻並聯(諾頓等效電路)的簡單電路。 戴維南定理:任何一個線性有源一埠網路,對外電路而言,它可以用一個電壓源和一個電阻的串聯組合電路等效,該電壓源的電壓等於該有源一埠網路在埠處的開路電壓,而與電壓源串聯的等效電阻等於該有源一埠網路中全部獨立源置零後的輸入電阻。
諾頓定理:任何一個線性有源一埠網路,對外電路而言,它可以用一個電流源和一個電導的並聯組合電路等效,該電流源的電流等於該有源一埠網路在埠處的短路電流,而與電流源並聯的電導等於該有源一埠網路中全部獨立源置零後的輸入電導。 2. 實驗方法
(1)、測定有源線性一埠網路的等效參數:自行設計一個至少含有兩個獨立電源、兩個網孔的有源線性一埠網路的實驗電路,列出相應測量數據的表格。在埠出至少用兩種不同的方法測量、計算其戴維南等效電路參數。 具體使用方法有:
~ 1 / 3 ~
方法一:短路短路法——用高內阻電壓表直接測量a、b端開路電壓,則就是等效的開路電壓;再用低內阻的電流表測量a、b端短路電流,則等效內
阻
。
方法二:半偏法——用高內阻電壓表直接卜孫測量開路電壓
後,接負載電阻
2
。調節,測量負載電阻的電壓,當時,。
方法三:控制變數法——控制電壓源或者電流源輸出不變,調節的大小,
讀出電壓電流表的讀數。
若
過小,短路電流
會太大,這時候就不能測量短路電流,只可測量網
絡的外特性曲線上除了和兩點外的任兩點的電流和電壓,利
用公式計算和
(2)、負載上最大功率的獲得:仍用(1)設計的電路,改變負載電阻的值,測
量記錄埠處U、I值,找出負載上獲得最大功率時的值,並於理論值進行比
較。
(3)、研究戴維南定理:用(1)中任一中測量方法獲得的等效電路參數組成電路,測量埠參數,檢查測量的埠參數是否落在其外特性曲線上。
(4)、用測量計算的等效參數組成諾頓等效電路,用數據檢驗與戴維南定理的互通性。 三. 實驗線路
參數:
=400 Ω;
=1000 Ω;
=800 Ω;=8 mA;
=5 V。
四. 使用設備及編號
3
設備名稱:GDDS高性能電工電子實驗台
五. 數據、圖表及計算
1、 測定有源線性一埠網路的等效參數 (1)開路、短路法
=13.45 V ;
=10.61 A ;
=
≈1268 Ω 。
(2)半偏法 當
=0時,
=13.45。 當U=
時,
=1268 Ω;
=
≈10.61 A。
2、 負載上最大功率的獲得
以電阻箱為負載,以其阻值為變數,由1中=1268Ω,猜測當阻值為
1268Ω時P為最大值。 次數 1 2 3
4
R/Ω 868 968 1068 1168 1268 1368 1468 1568 1668 I/mA 6.31 6.03 5.76 5.53 5.31 5.11 4.92 4.75 4.59 U/V 5.47
~ 2 / 3 ~
5.83
6.16
6.46
6.73
6.99
7.22
7.44
7.65
P/ 54.52 35.15 35.48 35.72 35.74 35.72 35.52 35.34 33.11
對上表的數據進行二次擬合得到以下圖像:
4
於是可以得到,當
=1268時,功率P有最大值33.74×
W。
3、 戴維南定理的研究
戴維南等效電路
調節,測得的數據如下:
次數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R/Ω 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 U/V
0
1.68 3.24 4.33 5.21 5.94 6.54 7.05 7.50 7.88 I/mA 10.58 9.15
8.06
7.20
6.50
5.92
5.45
5.04
4.69
4.38
將以上測得數據的點在原U—I電路中標出:
5
根據點的分布情況 ,戴維南等效電路測得的數據,基本落在有源線性一埠網路的外特徵線上。
4、 驗證諾頓定理
諾頓等效電路
調節電阻,測得的數據如下:
次數 1 2 3 4 5 6
7
8
9
10
R/Ω 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 U/V
0
1.86
3.28 4.40 5.29 6.00 6.62 7.14 7.58 7.96 I/mA 10.61 9.36
8.22
7.35
6.63
6.00
5.52
5.10
4.75
4.44
六. 數據的誤差處理
1、 測定有源線性一埠網路的等效參數
㈡ 基本積分電路實驗報告
課題 函數發生器設計
一、設計任務
設計一個能產生正弦波、方波和三角波的簡易函數發生器,該發生器的輸出頻率可調,幅值可調。輸出的信號波形完整不失真,輸出阻抗不大於100歐。
二、課題要求
(1)輸出波行:正弦波、方波和三角波
(2)輸出頻率:300HZ--10KHZ可調
(3)輸出幅值:30mv-3v可調
(4)輸出阻抗不大於100歐
三、電路設計參考結構
分析以上設計任務可知,該設計可以有多種實現方案,下面給出三種電路結構供參考。
參考方案一
該方案(圖1.1)特點是:先產生正弦波,而後比較器產生方波;再通過積分器或其它電路產生三角波;最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的正弦波發生器的設計要求頻率連續可調,方波輸出要有限幅環節,積分電路的時間參數選擇很重要,保證電路不出現積分飽和失真。
圖1.1 簡易函數發生器參考方案一
參考方案二
方案2見圖1.2,其特點是先產生方波,而後通過積分器或其它電路產生三角波,再用有源濾波器產生正弦波;最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的方波發生器的設計要求頻率連續可調,輸出要有限幅環節,積分電路的時間參數選擇保證電路不出現積分飽和失真。
圖1.2 簡易函數發生器參考方案二
參考方案三
方案3見圖1.3,特點是也先產生方波,而後通過積分器或其它電路產生三角波,再用有源濾波器產生正弦波;最後通過幅值控制和功率放大電路輸出信號。此電路的方波發生器的設計要求頻率連續可調,輸出要有限幅環節,積分電路的時間參數選擇保證電路不出現積分飽和失真。
圖1.3 簡易函數發生器參考方案三
四、報告要求
1、課題的任務和要求。
2、課題的不同方案設計和比較,說明所選方案的理由。
3、電路各部分原理分析和參數計算。
4、測試結果及分析:
(1)實測輸出頻率范圍,分析設計值和實測值誤差的來源。
(2)對應輸出頻率的高、中、低三點,分別實測輸出電壓的峰-峰值范圍,分析輸出電壓幅值隨頻率變化的原因。
(3)頻率特性測試,在低頻端選定一個輸出幅值,而後逐步調高輸出頻率,選12~15個測試點,用示波器觀測輸出對應頻率下的輸出幅值,填入自己預做的表格,畫出電路的幅頻特性。
注意:輸出幅值一旦選定,在調節輸出測試頻率點過程中,不能再動!
(4)畫出示波器觀測到的各級輸出波形,並進行分析;若波行有失真,討論失真產生的原因和消除的方法。
5、課題總結
6、參考文獻
㈢ 關於電路分析實驗報告
戴維南定理及功率傳輸最大條件
一、實驗目的
1、用實驗方法驗證戴維南定理的正確性。
2、學習線性含源一埠網路等效電路參數的測量方法。
3、驗證功率傳輸最大條件。
二、原理及說明
1、戴維南定理
任何一個線性含源一埠網路,對外部電路而言,總可以用一個理想電壓源和電阻相串聯的有源支路來代替,如圖3-1所示。理想電壓源的電壓等於原網路埠的開路電壓UOC,其電阻等於原網路中所有獨立電源為零時入端等效電阻R0 。
2、等效電阻R0
對於已知的線性含源一埠網路,其入端等效電阻R0可以從原網路計算得出,也可以通過實驗手段測出。下面介紹幾種測量方法。
方法1:由戴維南定理和諾頓定理可知:
因此,只要測出含源一埠網路的開路電壓UOC和短路電流ISC, R0就可得出,這種方法最簡便。但是,對於不允許將外部電路直接短路的網路(例如有可能因短路電流過大而損壞網路內部的器件時),不能採用此法。
方法2:測出含源一埠網路的開路電壓UOC以後,在埠處接一負載電阻RL,然後再測出負載電阻的端電壓URL ,因為:
則入端等效電阻為:
方法3:令有源一埠網路中的所有獨立電源置零,然後在埠處加一給定電壓U,測得流入埠的電流I (如圖3-2a所示),則:
也可以在埠處接入電流源I′,測得埠電壓U′(如圖3-2b所示),則:
3、功率傳輸最大條件
一個含有內阻ro的電源給RL供電,其功率為:
為求得RL從電源中獲得最大功率的最佳值,我們可以將功率P對RL求導,並令其導數等於零:
解得: RL=r0
得最大功率:
即:負載電阻RL從電源中獲得最大功率條件是負載電阻RL等於電源內阻r0 。
三、儀器設備
電工實驗裝置 :DG011 、 DY031 、 DG053
四、實驗內容
1、線性含源一埠網路的外特性
按圖3-3接線,改變電阻RL值,測量對應的電流和電壓值,數據填在表3-1內。根據測量結果,求出對應於戴維南等效參數Uoc,Isc。
表3-1 線性含源一埠網路的外特性
RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞開路
I(mA)
U( V )
2、求等效電阻Ro
利用原理及說明2中介紹的3種方法求R。,並將結果填入表3-2中,方法(1)和方法(2)數據在表3-1中取,方法(3)實驗線路如圖3-4所示。
表3-2 等效電阻R0
方法 1 2 3
R0(KΩ)
R0的平均值
3、戴維南等效電路
利用圖3-4構成戴維南等效電路如圖3-5所示,其中U0= R0= 。
測量其外特性U=f(I)。將數據填在表3-3中。
表3-3 戴維南等效電路
RL(Ω) 0短路 100 200 300 500 700 800 ∞開路
I(mA)
U( V )
4、最大功率傳輸條件
1.根據表3-3中數據計算並繪制功率隨RL變化的曲線:P=f(RL) 。
2.觀察P=f(RL)曲線,驗證最大功率傳輸條件是否正確。
六、報告要求
1、 根據實驗1和3測量結果,在同一張座標紙上做它們的外特性曲線U=f(I),並分析比較。
2、 完成實驗內容2的要求。
㈣ 基本放大電路實驗報告總結
基本放大電路實驗報告總結
基本放大電路實驗報告總結,很多人在生活中都會充滿好奇心,對所有東西都很好奇或者是不解,那麼大家都知道基本放大電路實驗報告總結是怎麼寫嗎,下面和我一起來了解學習看看吧。
1.理解多級直接耦合放大電路的工作原理與設計方法
2.熟悉並熟悉設計高增益的多級直接耦合放大電路的方法
3.掌握多級放大器性能指標的測試方法
4.掌握在放大電路中引入負反饋的方法
二、實驗預習與思考
1.多級放大電路的耦合方式有哪些?分別有什麼特點?
2.採用直接偶爾方式,每級放大器的工作點會逐漸提高,最終導致電路無法正常工作,如何從電路結構上解決這個問題?
3.設計任務和要求
(1)基本要求
用給定的三極體2SC1815(NPN),2SA1015(PNP)設計多級放大器,已知VCC=+12V, -VEE=-12V,要求設計差分放大器恆流源的射極電流IEQ3=1~1.5mA,第二級放大射極電流IEQ4=2~3mA;差分放大器的單端輸入單端輸出不是真電壓增益至少大於10倍,主放大器的不失真電壓增益不小於100倍;雙端輸入電阻大於10kΩ,輸出電阻小於10Ω,並保證輸入級和輸出級的直流點位為零。設計並模擬實現。
三、實驗原理
直耦式多級放大電路的主要涉及任務是模仿運算放大器OP07的等效內部結構,簡化部分電路,採用差分輸入,共射放大,互補輸出等結構形式,設計出一個電壓增益足夠高的多級放大器,可對小信號進行不失真的放大。
1.輸入級
電路的輸入級是採用NPN型晶體管的恆流源式差動放大電路。差動放大電路在直流放大中零點漂移很小,它常用作多級直流放大電路的前置級,用以放大微笑的直流信號或交流信號。
典型的差動放大電路採用的工作組態是雙端輸入,雙端輸出。放大電路兩邊對稱,兩晶體管型號、特性一致,各對應電阻阻值相同,電路的共模抑制比很高,利於抗干擾。 該電路作為多級放大電路的輸入級時,採用vi1單端輸入,uo1的單端輸出的工作組態。 計算靜態工作點:差動放大電路的雙端是對稱的,此處令T1,T2的相關射級、集電極電流參數為IEQ1=IEQ2=IEQ,ICQ1=ICQ2=ICQ。設UB1=UB2≈0V,則Ue≈-Uon,算出T3的ICQ3,即為2倍的IEQ也等於2倍的ICQ。
此處射級採用了工作點穩定電路構成的恆流源電路,此處有個較為簡單的確定工作點的方法:
因為IC3≈IE3,所以只要確定了IE3就可以了,而IE3 UR4UE3 ( VEE), R4R4
UE3 UB3 Uon (VCC ( VEE)) R5 Uon R5 R6
uo1 ui1採用ui1單端輸入,uo1單端輸出時的增益Au1
2.主放大級 (Rc//RLRL (P//)1 Rb rbeR1 rbe
本級放大器採用一級PNP管的共射放大電路。由於本實驗電路是採用直接耦合,各級的工作點互相有影響。前級的差分放大電路用的是NPN型晶體管,輸出端uo1處的集電極電壓Uc1已經被抬得較高,同時也是第二級放大級的'基極直流電壓,如果放大級繼續採用NPN型共射放大電路,則集電極的工作點會被抬得更高,集電極電阻值不好設計,選小了會使放大倍數不夠,選大了,則電路可能飽和,電路不能正常放大。對於這種情況,一般採用互補的管型來設計,也就是說第二級的放大電路用PNP型晶體管來設計。這樣,當工作在放大狀態下,NPN管的集電極電位高於基極點位,而PNP管的集電極電位低於基極電位,互相搭配後可以方便地配置前後級的工作點,保證主放大器工作於最佳的工作點上,設計出不失真的最大放大倍數。
採用PNP型晶體管作為中間主放大級並和差分輸入級鏈接的參考電路,其中T4為主放大器,其靜態工作點UB4、UE4、UC4由P1、R7、P2決定。
差分放大電路和放大電路採用直接耦合,其工作點相互有影響,簡單估計方式如下:
,UC4 VEE IC4 RP2 UE4 VCC IE4 R7, UB4 UE4 Uon UE4 0.7(硅管)
由於UB4 UC1,相互影響,具體在調試中要仔細確定。 此電路中放大級輸出增益AU2
3.輸出級電路
輸出級採用互補對稱電路,提高輸出動態范圍,降低輸出電阻。
其中T4就是主放大管,其集電極接的D1、D2是為了克服T5、T6互補對稱的交越失真。本級電路沒有放大倍數。
四、測試方法
用Multisim模擬設計結果,並調節電路參數以滿足性能指標要求。給出所有的模擬結果。
電路圖如圖1所示 uo2 Rc uo1Rb rbe
模擬電路圖
圖1靜態工作點的測量:
測試得到靜態工作點IEQ3,IEQ4如圖2所示,符合設計要求。
圖2 靜態工作點測量
輸入輸出端電壓測試:
測試差分放大器單端輸入單端輸出波形如圖3,輸入電壓為VPP=4mV,輸出電壓為VPP=51.5mV得到差分放大器放大倍數大約為12.89倍。放大倍數符合要求。
圖3 低電壓下波形圖 主放大級輸入輸出波形如圖4
圖4 主放大級輸入輸出波形圖
如圖所示輸入電壓為VPP=51.5mV,輸出電壓為VPP=6.75V放大倍數為131.56倍。 整個電路輸入輸出電壓測試如圖
圖5 多級放大電路輸入輸出波形圖
得到輸入電壓為VPP=4mV,輸出電壓為VPP=4.29V,放大倍數計算得到為1062倍 實驗結論:
本電路利用差動放大電路有效地抑制了零點漂移,利用PNP管放大級實現主放大電路,利用互補對稱輸出電路消除交越失真的影響,設計並且測試了多級放大電路,得到放大倍數為1000多倍,電路穩定工作。
實驗一:儀器放大器設計與模擬
一. 實驗目的
1.掌握儀器放大器的設計方法
2.理解儀器放大器對共模信號的抑制能力
3.熟悉儀器放大器的調試方法
4.掌握虛擬儀器庫中關於測試模擬電路儀器的使用方法,如示波器、毫伏表信號發生器等虛擬儀器的使用
二. 實驗原理
儀器放大器是用來放大差值信號的高精度放大器,它具有很大的共模抑制比,極高的輸入電阻,且其增益能在大范圍內可調。儀器放大器原理圖如下所示:
儀器放大器由三個集成運放構成。其中,U3構成減法電路,即差值放大器,U1、U2各對其相應的信號源組成對稱的同相放大器,且R1=R2,R3=R5,R4=R6。 令R1=R2=R時,則
Vo2—Vo1=(1+2R/Rg)(Vi2—Vi1)
U3是標准加權減法器,Vo1、Vo2是其輸入信號,其相應輸出電壓 Vo=—(R6/R5)Vo2+R4/(R3+R4)Vo1(1+R6/R5)
由於R3=R5=R4=R6=R,因而
Vo=Vo1—Vo2=(1+2R/Rg)(Vi1—Vi2)
儀器放大器的差值電壓增益
Avf=Vo/(Vi1—Vi2)=1+2R/Rg
因此改變電阻的值可以改變儀器放大器的差值電壓增益,此儀器放大器的增益是正的。
三. 實驗內容
1.按照上述原理圖構成儀器放大器,具體指標為:
(1)當輸入信號Ui=2sinwt(mV)時,輸出電壓信號Uo=0.4sinwt(mV),Avf=200,f=1kHz
(2)輸入阻抗要求Ri>1MΩ
2.用虛擬儀器庫中關於測試模擬電路儀器,按設計指標進行調試。
3.記錄數據並進行整理分析
四. 實驗步驟
按下圖連好電路,並設置函數信號發生器,輸出正弦,頻率為1kHz,幅度為2mV;用示波器觀察波形變化
其中Avf=1+2R/Rg≈200,輸入的為差模信號2mV符合實驗要求
五.實驗結果
如圖示波器CH1、CH2、CH3分別是Vi1、Vi2、Vo, 由圖可知輸出Vo=0.4sinwt(V), 且和Vi1同相
六.實驗心得體會
從這次實驗中我學會了multisim的基本操作方法,理解了儀器放大器的原理,而且通過模擬實驗更加熟悉了一些常見電路元件的功能
㈤ 基爾霍夫定律實驗報告思考題
一.實驗目的
1.驗證基爾霍夫定律,加深對基爾霍夫定律的理解;
2.掌握直流電流表的使用以及學會用電流插頭、插座測量各支路電流的方法;
3.學習檢查、分析電路簡單故障的能力.
二.原理說明
1.基爾霍夫定律
基爾霍夫電流定律和電壓定律是電路的基本定律,它們分別用來描述結點電流和迴路電壓,即對電路中的任一結點而言,在設定電流的參考方向下,應有ΣI =0,一般流出結點的電流取正號,流入結點的電流取負號;對任何一個閉合迴路而言,在設定電壓的參考方向下,繞行一周,應有ΣU =0,一般電壓方向與繞行方向一致的電壓取正號,電壓方向與繞行方向相反的電壓取負號.
在實驗前,必須設定電路中所有電流、電壓的參考方向,其中電阻上的電壓方向應與電流方向一致,見圖8-1所示.
2.檢查、分析電路的簡單故障
電路常見的簡單故障一般出現在連線或元件部分.連線部分的故障通常有連線接錯,接觸不良而造成的斷路等;元件部分的故障通常有接錯元件、元件值錯,電源輸出數值(電壓或電流)錯等.
故障檢查的方法是用用萬用表(電壓檔或電阻檔)或電壓表在通電或斷電狀態下檢查電路故障.
(1)通電檢查法:在接通電源的情況下,用萬用表的電壓檔或電壓表,根據電路工作原理,如果電路某兩點應該有電壓,電壓表測不出電壓,或某兩點不應該有電壓,而電壓表測出了電壓,或所測電壓值與電路原理不符,則故障必然出現在此兩點間.
(2)斷電檢查法:在斷開電源的情況下,用萬用表的電阻檔,根據電路工作原理,如果電路某兩點應該導通而無電阻(或電阻極小),萬用表測出開路(或電阻極大),或某兩點應該開路(或電阻很大),而測得的結果為短路(或電阻極小),則故障必然出現在此兩點間.
本實驗用電壓表按通電檢查法檢查、分析電路的簡單故障.
三.實驗設備
1.直流數字電壓表、直流數字毫安表(根據型號的不同,EEL—Ⅰ型為單獨的MEL-06組件,其餘型號含在主控制屏上)
2.恆壓源(EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ均含在主控制屏上,根據用戶的要求,可能有兩種配置(1)+6 V(+5V),+12V,30V可調或(2)雙路0~30V可調.)
3.EEL-30組件(含實驗電路)或EEL-53組件
四.實驗內容
實驗電路如圖8-1所示,圖中的電源US1用恆壓源中的+6V(+5V)輸出端,US2用0~+30V可調電壓輸出端,並將輸出電壓調到+12V(以直流數字電壓表讀數為准).實驗前先設定三條支路的電流參考方向,如圖中的I1、I2、I3所示,並熟悉線路結構,掌握各開關的操作使用方法.
1.熟悉電流插頭的結構,將電流插頭的紅接線端插入數字毫安表的紅(正)接線端,電流插頭的黑接線端插入數字毫安表的黑(負)接線端.
2.測量支路電流
將電流插頭分別插入三條支路的三個電流插座中,讀出各個電流值.按規定:在結點A,電流表讀數為『+』,表示電流流出結點,讀數為『-』,表示電流流入結點,然後根據圖8-1中的電流參考方向,確定各支路電流的正、負號,並記入表8-1中.
表8-1 支路電流數據
各元件電壓(V)
US1
US2
UR1
UR2
UR3
UR4
UR5
計算值(V)
測量值(V)
相對誤差
4.檢查、分析電路的簡單故障(EEL—Ⅴ型無此實驗)
在圖8-1實驗電路中,用選擇開關已設置了開路、短路、元件值、電源值錯誤等故障,用電壓表按通電檢查法檢查、分析電路的簡單故障:首先用選擇開關選擇『正常』,在單電源作用下,測量各段電壓,記入自擬的表格中,然後分別選擇『故障1~5』,測量對應各段電壓,與『正常』時的電壓比較,並將分析結果記入表8-3中.
表8-3 故障原因
故障1
故障2
故障3
故障4
故障5
㈥ 急求三極體基本放大電路實驗報告
一.實驗目的
1.對晶體三極體(3DG6、9013)、場效應管(3DJ6G)進行實物識別,了解它們的命名方法和主要技術指標。
2.學慣用數字萬用表、模擬萬用表對三極體進行測試的方法。
3.用圖3-10提供的電路,對三極體的β值進行測試。
4.學習共射、共集電極(*)、共基極放大電路靜態工作點的測量與調整,以及參數選取方法,研究靜態工作點對放大電路動態性能的影響。
5.學習放大電路動態參數(電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓)的測量方法。
6. 調節CE電路相關參數,用示波器觀測輸出波形,對飽和失真和截止失真的情況進行研究。
7.用Multisim軟體完成對共射極、共集電極、共基極放大電路性能的分析,學習放大電路靜態工作點的測試及調整方法,觀察測定電路參數變化對放大電路的靜態工作點、電壓放大倍數及輸出電壓波形的影響。加深對共射極、共集電極、共基極基本放大電路放大特性的理解。
二.知識要點
1.半導體三極體
半導體三極體是組成放大電路的核心器件,是集成電路的組成元件,在電路中主要用於電流放大、開關控制或與其他元器件組成特殊電路等。
半導體三極體的種類較多,按製造材料不同有硅管、鍺管、砷化鎵管、磷化鎵管等;按極性不同有NPN型和PNP型;按工作頻率不同有低頻管、高頻管及超高頻管等;按用途不同有普通管、高頻管、開關管、復合管等。其功耗大於1W的屬於大功率管,小於1W的屬於小功率管。
半導體三極體的參數主要有電流放大倍數β、極間反向電流ICEO、極限參數(如最高工作電壓VCEM、集電極最大工作電流ICM、最高結溫TjM、集電極最大功耗PCM)以及頻率特性參數等。有關三極體命名、類型以及參數等可查閱相關器件手冊。
下面給出幾種常用三極體的參數舉例如表3-01所示:
表3-01 幾種常用三極體的參數
參數 PCM(mW) ICM(mA) VBRCBO(V) ICBO(μA hFE fT(MHz) 極性
3DG100D 100 20 40 1 4 0.01 NPN
3DG200A 100 20 15 0.1 25~270 0.01 NPN
CS9013H 400 500 25 0.5 144 150 NPN
CS9012H 600 500 25 0.5 144 150 PNP
參數 VP(V) IDSS gm(mA/V) PDM(mW) rGS(Ω) fM
3DJ6G -9 3~6.5 1 100 108 30 N溝道
2.半導體三極體的識別與檢測
半導體三極體的類型有NPN型和PNP型兩種。可根據管子外殼標注的型號來判別是NPN型,還是PNP型。在半導體三極體型號命名中,第二部分字母A、C表示PNP型管;B、D表示NPN型管;而A、B表示鍺材料;C、D表示硅材料。另外,目前市場上廣泛使用的9011~9018系列高頻小功率9012、9015為PNP型,其餘為NPN型。半導體三極體的型號和命名方法,與半導體二極體的型號及命名方法相同,詳見康華光第四版P44頁附錄或者參考有關手冊。
(1)三極體的電極和類型判別
1) 直觀辨識法。
半導體三極體有基極(B)、集電極(C)和發射極(E)三個電極,如圖3-11所示,常用三極體電極排列有E-B-C、
B-C-E、C-B-E、E-C-B等多種形式。
2) 特徵辨識法。如圖3-01所示,有些三極體用結構特徵標識來表示某一電極。如高頻小功率管3DGl2、3DG6的外殼有一小凸起標識,該凸起標識旁引腳為發射極;金屬封裝低頻大功率管3DD301、3AD6C的外殼為集電極等。
圖3-11 三極體結構特徵標識極性
3) 萬用表歐姆檔判別法
如圖3-12所示,選用指針式萬用表歐姆檔R×lkΩ檔。首先判定基極b方法:用萬用表黑表筆碰觸某一極,再用紅表筆依次碰觸另外兩個電極,並測得兩電極間阻值。若兩次測得電阻均很小(為PN結正向電阻值),則
黑表筆對應為基極且此管為NPN型;或
者兩次測得電阻值均很大(為PN結反向
電阻值),但交換表筆後再用黑筆去碰觸
另兩極,也測量兩次,若兩次阻值也很小,
則原黑表筆對應為管子基極,且此管為
PNP型。注意:指針式萬用表歐姆檔時,
黑表筆則為正極,紅表筆為負極;這與 (a) (b)
數字式萬用表不同。 圖3-12 萬用表歐姆檔判別法
其次,判別集電極和發射極。其基本原理是把三極體接成基本放大電路,利用測量管子的電流放大倍數值β的大小,來判定集電極和發射極。
以NPN管為例說明,如圖3-12b所示,基極確定後,不管基極,用萬用表兩表筆分別接另兩電極,用100kΩ的電阻一端接基極,電阻的另一端接萬用表黑表筆,若表針偏轉角度較大,則黑表筆對應為集電極,紅表筆對應為發射極。也可用手捏住基極與黑表筆(但不能使兩者相碰),以人體電阻代替l00kΩ電阻的作用(對於PNP型,手捏紅表筆與基極)。
上面這種方法,實質上是把三極體接成了正向偏置狀態,若極性正確,則集電極有較大電流。
(2)硅管、鍺管的判別 根據硅材料PN結正向電阻較鍺材料大的特點,可用萬用表歐姆R×1kΩ檔測定,若測得PN結正向阻值約為3~l0kΩ,則為硅材料管;若測得正向阻值約為50~1kΩ,則為鍺材料管。或測量發射結(集電結)反向電阻值,若測得反向阻值約為500kΩ,則為硅材料管;若測得反向阻值約為100kΩ,則為鍺材料管。
3.三極體場效應管放大電路
共射極放大電路既有電流放大作用,又有電壓放大作用,故常用於小信號的放大。改變電路的靜態工作點,可調節電路的電壓放大倍數。而電路工作點的調整,主要是通過改變電路參數(Rb、Rc)來實現。(負載電阻RL的變化不影響電路的靜態工作點,只改變電路的電壓放大倍數。)該電路信號從基極輸入,從集電極輸出。輸入電阻與相同材料的二極體正向偏置電阻相當,輸出電阻較高,適用於多級放大電路的中間級。
共集電極放大電路信號由晶體管基極輸入,發射極輸出。由於其電壓放大倍數Av接近於l,輸出電壓具有隨輸入電壓變化的特性,故又稱為射極跟隨器。該電路輸入電阻高,輸出電阻低,適用於多級放大電路的輸入級、輸出級,還可以作為中間阻抗變換級。
共基極放大電路信號由晶體管發射極輸入,集電極輸出。其電流放大倍數Ai接近於1但恆小於1,(又叫電流跟隨器),電壓放大倍數Av共射極放大器相同,且輸入電壓與輸出電壓同相。其輸入電阻低,只有共射放大電路的l/(1+β)倍,輸出電阻高,輸入端與輸出端之間沒有密勒電容,電路頻率特性好,適用於寬頻放大電路。
下面以圖3-13基本共射放大電路為例進行說明。
(1)放大電路靜態工作點的測量和調試
由於電子元件性能的分散性很大,在
製作晶體三極體放大電路時,離不開測量
和調試技術。在完成設計和裝配之後,還
必須測量和調試放大電路的靜態工作點及
各項指標。一個優質的放大電路,一個最
終的產品,一定是理論計算與實驗調試相
結合的產物。因此,除了熟悉放大電路的
理論設計外,還必須掌握必要的測量和調
試技術。
放大電路的測量和調試主要包括放大
電路靜態工作點的測量和調試、放大電路 圖3-13 基本共射放大電路(固定偏置式)
各項動態指標的測量和調試、消除放大電路的干擾和自激等。在進行測試之前,務必先檢查
三極體的好壞,並確定具體的β值。
1)靜態工作點Q的測量
放大電路靜態工作點的測量是在不加輸入信號(即VI=0)的情況下進行的。
靜態工作點的測量是指三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和電流I CQ的測量。應選用合適的直流電壓表和直流毫安表,分別測量三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和I CQ。為了避免更改接線,採用電壓測量法來換算電流。例如,只要測出實際的Rb、RC的阻值,即可由 ; ;(或 )
提示:在測量各電極的電位時最好選用內阻較高的萬用表,否則必須考慮到萬用表內阻對被測電路的影響。
2)靜態工作點的調整
測量靜態工作點I CQ和VCEQ的目的是了解靜態工作點的設置是否合適。若測出VCEQ <0.5 V,則說明三極體已進入飽和狀態;如果VCE≈VCC,則說明三極體工作在截止狀態。對於一個放大雙極性信號(交流信號)的放大電路來說,這兩種情況下的靜態偏置都不能使電路正常工作,需要對靜態工作點進行調整。如果是出現測量值與選定的靜態工作點不一致,也需要對靜態工作點進行調整。否則,放大後的信號將出現嚴重的非線性失真和錯誤。
通常,VCC 、Rc都已事先選定,當需要調整工作點時,一般都是通過改變偏置電阻Rb來實現。應當注意的是.如果偏置電阻Rb選用的是電位器,在調整靜態工作點時,若不慎將電位器阻值調整過小(或過大),則會使IC過大而燒壞管子,所以應該用一隻固定電阻與電位器串聯使用。圖3-18電路中是用Rb1和電位器Rb2串聯構成Rb。
2.放大電路的動態指標測試
放大電路的主要指標有電壓放大倍數Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro,以及最大不失真輸出電壓VO(max)等。在進行動態測試時,各電子儀器與被測電路的連接如圖3-14所示。實驗電路則如後面的圖3-18所示。
圖3-14 實驗電路與各測試儀器的連接
提示:為防止干擾,各儀器的公共接地端與被測電路的公共接地端應連在一起。同時,信號源、毫伏表和示波器的信號線通常都採用屏蔽線,而直流電源VCC的正、負電源線可只需普通導線即可。
(1)電壓放大倍數Av的測量
輸入信號選用1KHz、約5 mV的正弦交流信號,用示波器觀察放大電路輸出電壓VO的波形,在輸出信號沒有明顯失真的情況下,用毫伏表測得VO和VI,於是可得 。
(2)最大不失真輸出電壓的測量
放大電路的線性工作范圍與三極體的靜態工作點位置有關。當I CQ偏小時,放大電路容易產生截止失真;而I CQ偏大時,則容易產生飽和失真。需要指出的是,當I CQ增大時,VO波形的飽和失真比較明顯,
波形下端出現「削底」,如
圖3-15a所示。而當I CQ
減小時,VO波形將出現截
止失真,如圖3-15b所
示,波形上端出現「削頂」。 (a) (b) (c)
當放大電路的靜態工作點調 圖3-15 靜態工作點對輸出電壓Vo波形的影響
整在三極體線性工作范圍的 (a) VO易出現飽和失真 (b)VO易出現截止失真
中心位置時,若輸入信號 (c) VO波形上下半周同時出現失真
VI過大,VO的波形也會出現失真,上下同時出現「削頂」和「削頂」失真,如圖3-15(c)所示。此時,用毫伏表測出VO的幅度,即為放大電路的最大不失真輸出電壓Vo(max)。
(3)輸入電阻Ri的測量
輸入電阻的測量電路如圖3-16所示。
圖3-16 測量輸入電阻的電路
放大電路的輸入電阻:
在放大電路的輸入端串聯一隻阻值已知的電阻RS(可取510Ω),見圖3-16所示,通過毫伏表分別測出RS兩端對地電壓,求得RS上的壓降(Vs-Vi),則:
所以有
通過測量VS和Vi來間接地求出RS上的壓降,是因為RS兩端沒有電路的公共接地點。若用一端接地的毫伏表測量,會引入干擾信號,以致造成測量誤差。
(4)輸出電阻的測量
放大電路的輸出端可看成有源二端網路。如圖3-17所示。
圖3-17 測量輸出電阻的電路
用毫伏表測出不接RL時的空載電壓Vo』和接負載RL後的輸出電壓Vo,即可間接地推算RO的大小: 。
(5)放大電路頻率特性的測量
放大電路頻率特性是指放大電路的電壓放大倍數Av,與輸入信號頻率之間的關系。Av隨輸入信號頻率變化下降到0.707Av。時所對應的頻率定義為下限頻率 和上限頻率 ,通頻帶為 。
上、下限頻率可用以下方法測量:先調節輸入信號Vi使Vi頻率為1kHz;調節Vi幅度,使輸出電壓Vo幅度為1V。保持Vi幅度不變,增大信號Vi的頻率,Vo幅度隨著下降,當Vo下降到0.707 V時,對應的信號額率為上限頻率 ;保持Vi幅度不變,降低Vi頻率,同樣使Vo幅度下降到0.707 V時,
對應的信號頻率為下限頻率 。
(6)觀察截止失真、飽和失
真兩種失真現象
測量電路如圖3-18所示,
在ICQ=3.0 mA,RL=∞情況下,
增大輸入信號,使輸出電壓保
持沒有失真,然後調節電位器
Rb2阻值,改變電路的靜態工
作點,使電路分別產生較為明
顯的截止失真與飽和失真,測
出產生失真後相應的集電極靜
態電流。做好相應的實驗記錄。 圖3-18 共射放大電路舉例
圖3-19 共射放大電路對應的三個模擬電路圖
圖3-20 共集電極放大電路舉例
三.實驗內容
1.查閱手冊並測試晶體三極體(3DG100D、CS9013)、場效應管(3DJ6G)的參數,記錄所查和所測數據。
2.用晶體三極體3DG100D或CS9013組成如圖3-21所示單管共射極放大電路,通過改變電位器R2,使得VCE為4V,測量此時VCEQ、VBEQ、Rb的值,計算放大電路的靜態工作點Q對應的三個參數值。
3.在下列兩種情況下,測
量放大電路的電壓放大倍數和
最大Av不失真輸出電壓VOMAX。
(1)RL=R4=∞(開路)②RL=R4=
10kΩ。
建議:最初使用1KHz、5mV的正
弦信號作為輸入信號進行測試;
然後改變輸入信號的幅值,使用
雙蹤顯示方式同時顯示VI與
VO,進行監視,盡量選擇較大幅
度的正弦信號作為放大器的VI,
在保證VO波形不失真的條件下 圖3-21 單管共射極放大電路
進行測量。(若VO波形失真,所測動態參數就毫無意義)。
表3-09 靜態數據記錄表
實測值 實測計算值
VCE(V) VBE(V) Rb(KΩ) VCEQ(V) IBQ(μA) ICQ(mA)
表3-10 測AV的記錄表
實測值 理論估算值 實測計算值
Vi(mV) Vo(mV) AV AV
4. 觀察飽和失真和截止失真,並測出相應的集電極靜態電流。
5. 測量放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。
*6.按照圖3-10設計BJT的β測試電路,確定電路中所有元器件和輸入電壓的參數值,並對測試結果進行比較和誤差分析。
圖3-10 BJT的β值測試電路圖
*7.測量圖3-18放大電路帶負載時的上限頻率 和下限頻率 。
*8.實驗電路如圖3-20 所示,要求模擬並實物實現電路,計算並實測電路的輸入電阻和輸出電阻。
四.思考題
1.Rb為什麼要由一個電位器和一個固定電阻串聯組成?
2.電解電容兩端的靜態電壓方向與它的極性應該有何關系?
3.如果儀器和實驗線路不共地會出現什麼情況?通過實驗說明。
五.實驗報告
1.按照實驗准備的要求完成設計作業一份,並估算放大電路的性能指標。
2.記錄實驗中測得的有關靜態工作點和電路的Au、Vo(max)、Ri和Ro的數據。
3.認真記錄和整理測試數據,按要求填入表格並畫出輸入、輸出對應的波形圖。
4.對測試結果進行理論分析,找出產生誤差的原因。
5.詳細記錄組裝、調試過程中發生的故障或問題,進行故障分析,並說明排除故障的過程和方法。
6.寫出對本次實驗的心得體會,以及改進實驗方法的建議。
提示:
1.組裝電路時,不要彎曲三極體的三個電極,應當將它們垂直地插入麵包板孔內。
2.先分別組裝好電路,經檢查無誤後,再打開電源開關。
3.測試靜態工作點時,應關閉信號源。
4.本實驗接點多,元器件多,組裝時一定要確保接觸良好,否則,會因接觸不良,出現錯誤或造成電路故障。
㈦ 探究串並聯電路的電流規律的實驗報告
【學生分析】
通過前面的學習,學生已經知道了串、並聯電路中電流的規律和電壓表的使用。學生對科學探究已經有了初步的認識,本節課可以讓學生仿照探究串並聯電路中電流的規律的學習過程進行本節的探究。
【教學目標】
根據全面提高學生素質的總體目標與課程標準的要求以及學生已有的認識基礎,我確定了本節的教學目標如下:
1.知識與技能:
(1)通過探究實驗,得出串、並聯電路中電壓的規律,學習科學探究的方法;
(2)在實驗過程中,訓練學生連接電路、正確識記、使用電壓表的基本技能。
2.過程與方法:
(1)通過觀察和實驗,探究串、並聯電路中電壓的規律,提高學生對問題的探究能力;
(2)通過學生的親自實驗,培養他們初步的觀察能力、動手操作的實驗能力和對實驗結論的歸納總結的概括能力。
3.情感態度和價值觀:
(1)通過學生探究活動,激發學生學習興趣,培養學生熱愛科學、積極研究、探索科學知識的精神;
(2)通過同學們共同探究的實驗過程,培養學生嚴謹的科學態度和協作精神。
【教學重點】
通過實驗探究串、並聯電路中電壓的規律。
【教學難點】
組織指導學生在探究過程中認真觀察,仔細分析,歸納得出恰當的結論。
【教具准備】
電池組、小燈泡(帶燈座)、開關、導線若干、電壓表、投影儀。
【設計理念】
1.在串、並聯電路中電壓規律的探究過程中,通過給學生創設問題的情景,充分調動學生的積極性,使學生去討論、猜想、設計實驗方案並動手做實驗,讓學生成為串、並聯電路中電壓的規律的「發現者」,課堂的主人翁,使本節課的教學過程如研究課題那樣去進行。
2.在整個教學過程中,教師是學生的合作者、引導者和參與者。教學過程是師生交流、共同發展的互動過程。當學生遇到困難時,教師要和學生一起猜想、分析,轎中從中點撥其思維。
3.教學的真正目的是讓學生探索規律,獲得研究、思維的方法,然後通過方法的獲得以及運用方法探索、創造的過程,使學生形成對科學研究有親近熱愛、和諧相融的情感,具有樂於探索物理現象和日常生活中的物理學原理的科學精神。因此,本節課將把思維程序作為貫穿整個教學過程的主線,教給學生一種研究問題的思維方法,從而培養學生的多種能力,尤其是創首帆首造能力,達到教學的真正目的。
【教學過程】
一、創設情景,引入新課
1.教師引導:請同學們在紙上畫出你熟悉的串、並聯電路圖。
2.學生畫圖,教師巡視,選出較好的圖,用投影儀放大。
3.教師引導:
(1)同學們觀察自己畫出的串、並聯電路圖。
(2)你已經了解了串、並聯電路的哪些知識,還想知道哪些內容,還有什麼問題?
4.學生回答:
(1)串聯電路中的電流處處相等;並聯電路中幹路中的總電流等於各支路中電流之和。
(2)電流表工作的時候必須串聯在電路中。
5.學生提問:
(1)串聯電路中的電壓有什麼樣的關系?也和電流一樣,處處相等嗎?
(2)並聯電路中的電壓有什麼樣的關系?也和電流一樣,幹路中的總電壓等於各支路中電壓之和嗎?
二、進行新課,探究新知
1.猜想或假設:
(1)教師引導:
這位同學提出了很好的問題,我們先來一起研究串聯電路中的電壓有什麼關系。同學們可以大膽猜想,你認為串聯電路中的電壓有什麼樣的關系?會是什麼呢?
(2)學生猜想或假設:
學生A:我認為串聯電路中電壓的關系應該和電流的關系相同,也是處處相等。
學生B:我們認為燈泡大的地方電壓大,燈泡小的地方電壓就小。
學生C:我們認為電壓應該從電源正極出發,沿著電流的方向越來越小。因為電壓是使電路中形成電流的某種「力量」,力量會越用越小。
學生D:串聯電池組的電壓等者數於各個電池的電壓之和,串聯電路各點的電壓之和也應該等於兩點間的總電壓。
……
2.設計實驗
(1)教師引導:同學們做出了各種猜想、各樣假設,真實的結果到底是什麼?請同學們用實驗來求證。大家先來設計實驗。
(2)學生設計實驗:
(學生討論,教師巡視了解)
(3)教師引導:各組可以簡單說明你們的設計方案。
(4)學生匯報設計方案:
第一組:我們組選擇兩只不同的燈泡,選三塊電壓表,同時測量每隻燈泡和兩只燈泡的電壓,比較結果。
第二組:我們計劃用三節電池,選擇兩只完全相同的燈泡,分別測出每隻燈泡兩端的電壓和兩只燈的總電壓進行比較。
第三組:我們組選擇三隻差別較大的燈泡,分別測量每隻燈泡的電壓,每兩只燈泡的電壓和三隻燈泡的總電壓。
第四組:我們計劃選四隻燈泡,兩只一組,先將兩只燈泡串聯接入電路,分別測每隻燈泡的電壓和兩只燈泡總電壓。然後再換上另外兩只燈再次測量。
第五組:我們想選擇兩只燈泡,一塊電壓表,象測電流那樣分別測出A、B、C各點的電壓,然後進行比較。
(5)教師引導:
老師覺得同學們的設計都很好。不過要提醒大家一點,你的設計一定要有書面的內容,你要怎麼做,你是怎麼做的,你得出了什麼樣的結果,以便於自己檢查和與別人交流做更好的改進。
(6)學生補充設計方案:各組同學補充設計實驗電路和實驗數據表格。
(7)教師引導:很好!同學們進一步完善自己的設計方案後,可以進行實驗。建議大家在實驗中更換不同的小燈泡,進行重復測量,並在時間允許的情況下探究並聯電路中電壓的規律。
3.實驗論證:
(1)學生分組實驗,教師巡視指導
要求同學們注意儀器使用的規范性。特別是電壓表正、負接線柱連接正確,量程要選擇合適,讀數時要弄清分度值,讀數准確。原始數據的記錄要實事求是如實記錄,不許隨意改動。實驗中出現的問題要記錄下來,以便查找、分析原因。
(2)分析和論證:
教師引導:
同學們認真分析你們測量出的數據。測量結果說明了什麼?你得出了什麼樣的結論?和你原來的猜想一致嗎?
學生匯報實驗現象:
學生A:我們用的是兩只完全相同的小燈泡,測出每隻小燈泡兩端的電壓相等,並且每隻燈泡兩端電壓的和與測出的兩只燈泡的總電壓幾乎相等。
學生B:我們用兩只不同的燈泡串聯,測出每隻燈泡的電壓不同,但兩只小燈泡兩端電壓的和等於電源電壓。
學生C:我們用的是三隻差別較大的小燈泡,測出來每隻燈泡的電壓都不同,但每兩只燈泡電壓的和都和直接測得的這兩只燈泡的總電壓相等,三隻小燈泡電壓的和幾乎等於電源電壓。
學生D:我們先用兩只小燈泡測,然後又換了兩只不同的小燈泡測。盡管測出的四隻小燈泡的電壓都不一樣,但前一次測量的兩只小燈泡電壓的和與第二次測量的兩只小燈泡電壓的和幾乎相等,且都差不多等於電源電壓。
學生E:做完串聯,我們還將兩只小燈泡並聯起來,分別測它們的電壓,結果電壓表指針指的是同一個位置。
學生F:我們也測並聯了,相同的兩只小燈泡電壓相同,不同的兩只小燈泡電壓也相同。
學生G:我們從兩只燈泡並聯開始,一直增加到四隻小燈泡並聯,測出來的結果幾乎不變。
學生H:我們在原來兩只小燈泡串聯的基礎上給其中的一隻燈泡並聯了第三隻小燈泡,結果並聯的兩只小燈泡兩端的電壓相等。
……
教師引導:同學們這種勇於探索的精神非常好,歸納大家的實驗,可以得到一般結論嗎?
學生A:不管怎樣選擇燈泡,不論如何進行測量,盡管測出的數據不相同,但是有一個共同點就是同一個串聯電路中各個燈泡兩端電壓的和等於這幾個燈泡兩端的總電壓且等於電源電壓。
學生B:通過實驗可以得到結論:
串聯電路中的總電壓等於各部分電路的電壓之和。
並聯電路中的總電壓,等於各個支路兩端的電壓,各支路電壓相等。
4、交流與評估:
(1)教師引導:同學們通過自己的努力和同伴的配合得出了串聯電路中電壓的規律,祝賀同學們得到了一個正確的結論。不過,對同學們來講獲得結論的過程更重要。請大家對自己的探究活動過程進行回顧,認真分析、思考在實驗過程中真正明白了哪些問題,還有什麼新的發現?
(2)學生交流評估1:
學生A:我開始將電壓表連接錯了。現在我知道了,電壓表的正負接線柱必須連接正確,否則接通電源後,指針反偏,並且速度很快,很容易將電壓表指針打彎。
學生B:電壓表的量程選擇也很重要。如果選擇的量程太大,指示值很小,幾乎不能讀數,如果選擇的量程太小,指針偏出了刻度盤外。
學生C:我們連電壓表的時候,先不接死,合上開關,迅速「試觸」一下,大概估計好量程再連接,很省事,一次就差不多能選對。
學生D:讀數也很重要。我第一次讀數,讀出一隻小燈泡的電壓值比電源電壓還大,原來電壓表接的是小量程,我是按大量程的刻度讀出來的。
學生E:我將電壓表接在了一根導線兩端,結果燈都亮了,可是電壓表讀數是零,為什麼呢?
學生F:我不小心將電壓表串聯在了電路中,燈全不亮,電壓表卻有指示值,和電源電壓幾乎一樣大。
學生G:我們是將電路連接正確了,電壓表也有指示,就是燈不亮,換了另外一個燈泡還是不亮,用手按住才亮起來。
學生H:我們組開始做時,有一隻燈亮,另一隻燈不亮,測電壓時,亮著的燈有指示值,不亮的燈兩端電壓為零。
……
(3)學生交流評估2:
教師引導:
同學們發現了這么多的問題,說明大家一定是很認真地去做了。養成好的習慣要比得到一個正確的結論更重要,希望同學們以後繼續努力。剛才提到的問題,請同學們互相討論,看能不能找出問題的原因。
學生討論:
(教師巡視並參加同學們的討論)
學生A:電壓表接在一根導線的兩端,中間沒有用電器,相當於「一」點,所以電壓表示數為零。
學生B:將燈泡用手按著才能亮,我覺得是因為沒有接觸好,另外的問題我不知道。
教師引導:同學們一定非常想知道這些問題的答案,那就在以後的學習中努力,相信你一定會有收獲的。在同學們的交流中我注意到許多同學都用了「幾乎相等」這個詞,而不是說「相等」,為什麼呢?
學生C:因為它們相差很小,但又不完全相等。
教師引導:能分析出其中的原因嗎?
學生D:因為讀數或用表測量的過程中有一些偏差。
教師引導:同學們的表現都很棒。現在需要同學們根據你們的探究過程寫一份科學探究的小報告。
學生完成探究報告:教師巡視,選擇完成較好的,利用投影和同學們交流、小結。
三、歸納小結,深化目標,布置作業
1.小結本課的知識點。
(1)串聯電路中的總電壓等於各部分電路的電壓之和。
(2)並聯電路中的總電壓,等於各個支路兩端的電壓,各支路電壓相等。
2.告訴學生:大家實驗做得很好,得到了許多有用的數據。科學家也是這樣經過實驗探究、分析數據從而找出規律的。從而激發學生的探索熱情。
【板書設計】
串聯電路中電壓的規律:串聯電路中的總電壓等於各部分電路的電壓之和。
並聯電路中電壓的規律:並聯電路各支路電壓相等。