电学实验演示------许亚娜

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1、 中学物理实验报告中学物理实验报告题目题目 电学实验演示电学实验演示 学院学院 数理与信息工程学院数理与信息工程学院 班级班级 物理物理 082 班班 学号学号 08180209 姓名姓名 许亚娜许亚娜 指导教师指导教师 马昌法马昌法 日期日期 2011 年年 3 月月 25 日日电学实验演示电学实验演示 许亚娜许亚娜 物理物理 082 08180209实验目的实验目的：认识电学仪器，学会使用仪器，了解仪器原理，熟练介绍仪器。实验仪器：实验仪器：静电计、条形磁铁、电流磁场演示器、通电、断电自感现象的演示仪、演示用电流计、光电效应演示仪、变压器、电容器试教板、光导纤维、盖革计数器、静电屏蔽、验证

2、楞次定律、交直流发电机实验过程：实验过程： 1、静电计实验原理： 当 A 带电时，电荷主要分布在 a、b、c 和 d 四个尖端部位，其中 c 和 d 两部分所带电 荷以斥力相作用，指针受到一个使它张开的电力矩 L1 的作用。由于指针的重心略在旋转 轴 O 点之下，当 L1 使指针张开后，指针的重力便产生一个使指针复位的重力矩 L2。随着 指针的偏转，L1 渐小（因为 c 与 d 的距离增加，库仑力变小，力臂也变小）而 L2 渐大 （因为重力力臂增加） 。当 L1 与 L2 相等时，指针停在某一位置（是稳定平衡） ，指针的张 角为 当 A 所带电量 q 较大时，c 和 d 所带电量也较大，L1

3、就大，所以 也就大。 由于 q 决定 ，所以 的大小能表示 q 的大小。这就是静电计可以当作验电器使用的道理。由于静电感应，当 A 带电后， B 的内层一定带上与 A 异号的电荷。若 B 不接地，则 B 的外表面带上与 A 同号的电荷。若 B 接地，则 B 的外表面不带电。由于静电计结构的对 称性，可以粗略地认为 B 上的电荷对指针的作用力不产生使指针转动的力矩，指针的张角 主要由 c 和 d 所带电量决定。如图中所示，当用与毛皮摩擦过的玻璃棒与静电计的顶端接触时，会发现静电计的张 角微微张开，说明玻璃棒带电了。2、条形磁铁（观察其磁感线分布）为了观察条形磁铁磁感线的分布，将条形磁铁固定在一个

4、支架里面，周围放满会沿着磁 感线方向分布的小铁屑，铁屑的分布就是磁感应线的分布情况。如图中所示。由图中可知条形磁铁磁感应线的平面分布与空间分布是一样的，由磁极向周围发散。内密 外疏。 3、电流磁场演示器原理：观察通电导管内的电流是否能够产生磁场，如图中装置所示，对于闭合的圆形通电 导线管通上电流，在其周围不满可以与磁感应线同向的铁屑，如果产生了与磁铁分布相同 的磁感应线则证明在电流的周围有磁场的分布，也可以根据铁屑的分布来分析产生的磁场 的分布情况。如图中所示：由图中可看出，第一个是只有两个铜电线圈，细铁屑产生了分布但不明显，图二和图 三是在通电螺线管的磁场分布，由此可以看出，磁感应线的分布很

5、有规则，形状铜条形磁 铁产生的磁场相类似，可以肯定，在通电螺线管的周围肯定产生了磁场，并且磁场的方向 可以由磁感应线看出。磁场在线圈里面的分布式穿过线圈分布的。4、通电、断电自感现象的演示仪实验原理： 通电自感现象： 在接通电路的瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈的磁通量也随之增大， 线圈中产生感应电动势，感应电动势阻碍线圈中电流的增大，所以通过灯泡的电流只有逐 渐增大起来。 断电自感现象： 由于电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，通过线圈的磁通量也就 很快的减少，因而在线圈中产生感应电动势，虽然电源已经断开，但线圈与灯泡组成的闭 合回路，这个回路中有感应电流的产生，所以灯泡不会立即熄灭。如

6、图中所示，由于感应线圈的自感现象。图中两盏灯，分别于电阻和感应线圈相连接，当 打开电源的瞬间，与电阻相连接的灯泡立即亮了起来，但是与线圈相连的等灯泡却要过一 会才亮，是由于线圈的自感现象阻碍了电流的通过但不能阻止，所以过了一会等灯泡才亮 的。在断开电源的瞬间，与电阻相连的灯泡马上熄灭，而与线圈相连的等也是慢慢的灭掉。 这些都是由于自感线圈的自感现象产生的。5、演示用电流计原理原理：电流表是跟据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。 电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表

7、的前端，有一个指针。 当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。 由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。这叫磁电式电流表，就是我们平时实验室里用的那种。用途用途：电流表要与用电器串联在电路中(否则短路，烧毁电流表。); 电流要从“+“接线柱入,从“-“接线柱出(否则指针反转,容易把针打弯。); 被测电流不要超过电流表的量程(可以采用试触的方法来看是否超过量程。); 绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上(电流表内阻很小，相当于一根导线。若将电流表连到电源的两极上，轻则指针打

8、歪，重则烧坏电流表、电源、导线。). 注意是：先烧表（电流表） ，后毁源（电源）使用步骤1、校零，用平口改锥调整校零按钮。 2、选用量程（用经验估计或采用试触法） 电流表归结起来有三看和三问 先看清电流表的量程，一般在表盘上有标记。确认最格的一个表示多少安培把电流表的正负接线柱接入电路后，观察指针位置，就可以读数了。此外还要选择合适量程的电流表。可以先试触一下，若指针摆动不明显，则换小量程的表。若指针摆动大角度，则换大量程的表。一般指针在表盘中间左右，读数比较合适。 一看：量程。电流表的测量范围。 二看：分度值。表盘的一小格代表多少。 三看：指针位置。指针的位置包含了多少个分度值。读数1.看清

9、量程 2.看清分度值(一般而言,量程03A 分度值为0.1A,00.6A 为0.02A) 3.看清表针停留位置(一定从正面观察) -使用前的准备:1.调零,用平口改锥调整校零按钮. 2.选用量程用经验估计或采用试触法图中所示是一个比较大的电流计，里面的构造也看的很清楚，可以很好的了解电流计 的工作原理以及用途。 6、光电效应演示仪原理：光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电 。光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。但能够产生光电效

10、应必须达到一个极限频率，否则不会产生光电效应现象。试验方法：由于产生光电效应与光的频率有关，所以用不同颜色的滤光片允许相应频率的 光达到 ph 板，观察产生的电流变化的大小。如图中所示：这个是整体构造 红色：紫色：绿色：蓝色：如图中可知，不同频率的光产生光电效应的能力不同，但由于光电效应产生的电流都 非常小，所以电流表指针的大小不是很明显。 7、变压器原理及说明器原理：变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理 （如上图）：当一次侧绕组上加上电压 1 时，流过电流 1，在铁芯中就产生交变磁通 1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势 1，2，感应

11、电势公式 为：E=4.44fNm 式中：E-感应电势有效值 f-频率 N-匝数 m-主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势 E1 和 E2 大小也不同，当略去内阻抗压降后， 电压 1 和 2 大小也就不同。 用途：变压器除了应用在电力系统中，还应用在需要特种电源的工矿企业中。例如：冶炼用 的电炉变压器，电解或化工用的整流变压器，焊接用的电焊变压器，试验用的试验变压器， 交通用的牵引变压器，以及补偿用的电抗器，保护用的消弧线圈，测量用的互感器等。8、电容器试教板简述：简述：电容器通常简称其为电容，用字母 C 表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。电容

12、是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制电路等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。电容器的电容值在串并联连接中其电容值的改变同电阻的串并联相反。9、光导纤维原理：原理：是根据光发生全反射的条件，制成了内芯与外芯不同材料的导管，可以无损失的 传播电磁波、声波等等。如图所示，接通电路会听到声音。10、盖革计数器 构造及原理：构造及原理： 盖革计数器是根据射线对气体的电离性质设计成的。其探测器（称“盖革管”）的通常 结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体（通常是掺加了卤素的稀有气

13、体，如氦、氖、氩等） ，在沿管的轴线上安装有一根金属丝电极，并在金属管壁和金属丝电 极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。这样在通常状态下，管内气体不放电；而当 有高速粒子射入管内时，粒子的能量使管内气体电离导电，在丝极与管壁之间产生迅速的 气体放电现象，从而输出一个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压， 就可以对 被探测粒子的最低能量，从而对其种类加以甄选。 用途：用途：一种专门探测电离辐射( 粒子、 粒子、 射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头，当向探头施加的电压达到一定范围时，射线在管内每电离产生一对离子，就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录

14、，由此测量得单位时间内的射线数。下图所示，是对手机的辐射强度进行检测，当检测到手机的辐射能力时，盖革计数器会发 出一定响度的声音，一般情况下是辐射越强，声音越大。11、静电屏蔽 原理：原理：如果将导体放在电场强度为 E 外的外电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下， 会逆电场方向运动。这样，导体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静电 感应现象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场， 电场强度为 E 内。根据场强叠加原理 ，导体内的电场强度等于 E 外和 E 内的叠加。当导 体内部总电场强度为零时，导体内的自由电子不再移动。物理学中将导体中没有电荷移动

15、的状态叫做静电平衡。处于静电平衡状态 的导体，内 部电场强度处处为零。由此可推知，处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表 面上。如果这个导体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的 外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静 电屏蔽。如图中所示，对金属球外面加上电场，会发现金属球外面有电场的存在，但里面被静电屏 蔽了没有电场的存在。12、感应电荷分布原理：原理：感应电荷的分布满足尖端效应，如图所示：用感应起电器进行起电，排在后面的金属导体会由于感应电荷而带上电，根据金属的形状不同，感应电何在金属上的分布也不同，曲 率越大的地方，

16、电荷分布的越密集。 图中，最后一块金属最后的部分曲率很大，所以电荷 分布密集，其产生的电场可以使物体移动。左边的蜡烛火焰在电场的作用下向右移动，右边的线条在电场作用下向右飘动。13、验证楞次定律 原理：原理：楞次定律是一条电磁学的定律，从电磁感应得出感应电动势的方向。其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希楞次在1834年发现的。楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。楞次定律还可表述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。总结为一句话就是“来阻去留” 。图中所示为，正在准备将磁条从铜电线圈中拔出，会发现，线圈有着向外运动的趋势。14、交直流发电机原理原理：当线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动时