PASG。物理组合实验系列 交直流电子学组合实验 周礼冲 编译 上海交通大学物理实验中心
PASCO 物理组合实验系列 交直流电子学组合实验 周礼冲 编译 上海交通大学物理实验中心
目录 实 验 欧 姆 定 律1 …… 实 验 2 RC 电3 路 ……… 实 验 3 LR 电5 路 实 验 LRC 电7 路… 实 验 二 极 管 实 验9 实 验 6 二 极 管 实 验11 实验7晶体管实验（一）一一 NPN晶体管作为数字开15 关… 实验8晶体管实验（二）一一 电流增益NPN射极跟随放大16 器… 实验9晶体管实验（三）一一共发射极放大18 器
1 目 录 实 验 1 欧姆定律 Ⅱ ·········································································································· ··· 1 实 验 2 RC 电 路 ·········································································································· ········· 3 实 验 3 LR 电 路 ·········································································································· ········· 5 实 验 4 LRC 电 路 ·········································································································· ······ 7 实 验 5 二极管实验 （一）································································································· 9 实 验 6 二极管实验 （二）································································································· 11 实 验 7 晶体管实验（一） ─ ─ NPN 晶体管作为数字开 关············································· 15 实 验 8 晶 体 管 实 验 （ 二 ） ─ ─ 电 流 增 益 NPN 射 极 跟 随 放 大 器······························· 16 实 验 9 晶体管实验（三） ──共发 射极放大 器······························································ 18
交直流电子学组合实验 实验设备 PASC0EM-8656型交直流电子学实验包括： 电路实验板 PC机 存贮盒 Pasco科学创作室和750接口 元件包 Pasco CI-.6552A功放 实验手册 干电池2节 元件包中有： 1.电阻5% 332 5W (1) 1KΩ 0.5w (4) 102 1W (2) 10K2 0.5w (2) 4.72 0.5W (2) 100K2 0.5w (1) 3309 0.5w (4) 220KQ 0.5w (1) 1009 0.5W (2) 22K2 0.25w (2) 5609 0.5w (2) 3.3K 0.25w (1) 2.电容： luF 35V (1) 10μF 25V (2) 47uF 50V (1) 470uF 16V (1) 100μF 16V (1) 330μF 16V (1)
2 交直流电子学组合实验 实验设备 PASCO EM-8656 型交直流电子学实验包括： 电路实验板 存贮盒 元件包 实验手册 PC 机 Pasco 科学创作室和 750 接口 Pasco CI-6552A 功放 干电池 2 节 元件包中有： 1．电阻 5% 33Ω 5W (1) 10Ω 1W (2) 4.7Ω 0.5W (2) 330Ω 0.5W (4) 100Ω 0.5W (2) 560Ω 0.5w (2) 1KΩ 0.5w (4) 10KΩ 0.5w (2) 100KΩ 0.5w (1) 220KΩ 0.5w (1) 22KΩ 0.25w (2) 3.3KΩ 0.25w (1) 2．电容： 1F 35V (1) 10F 25V (2) 47F 50V (1) 470F 16V (1) 100F 16V (1) 330F 16V (1)
3.二极管 1N-4007(6) 红、绿、黄和双色发光二极管各1个 4.晶体管 2N-3904(2) 5.导线20根。 黑色0绿色5 第二位数字 零的个数 公差： 棕色1兰色6 第一位数字 公差 无 ±20% 红色2紫色7 银色±10% 橙色3灰色8 金色 ±5% 黄色4白色9 红色±2% 图1电阻色标含义图 (3)Light Bulbs and Sockets Transistor socket 3.30 Resistor Potentiometer (for Iron core) KT NO. Pushbutton switch、 Coil Component 图 "气 spring Battery Holder- Banana Jacks IyIco·acrontific EM-6656 AC/DC ELECTRONICS LABORATORY 电路板示意图 使用交直流电子学组合实验电路板注意事项： (1)电路板上弹簧用于连接导线，电阻及别的元件构成各种实验电路，一些弹簧己直接 连接到有关的电路元件上（例如电位器），在电路板上指向相互垂直的弹簧是两两相 互连接的。 (2)弹簧太松可用手或其它工具压紧，但也不能太紧而导致安装困难。 (3)电路板部件，主要是电阻和导线可存放在元件袋中，做实验时应注意不要丢失元件， 做完实验应放回元件袋中。 (4)连接电路应注意电源极性。 (5)连接元件时应把导线和元件引线仔细压入弹簧中，要保证导线剥离部分和弹簧四点 接触
1 3．二极管 1N-4007 (6) 红、绿、黄和双色发光二极管各 1 个 4．晶体管 2N-3904 (2) 5．导线 20 根。 黑色 0 绿色 5 公差： 棕色 1 兰色 6 无 ±20% 红色 2 紫色 7 银色 ±10% 橙色 3 灰色 8 金色 ±5% 黄色 4 白色 9 红色 ±2% 电路板示意图 使用交直流电子学组合实验电路板注意事项： （1） 电路板上弹簧用于连接导线，电阻及别的元件构成各种实验电路，一些弹簧已直接 连接到有关的电路元件上（例如电位器），在电路板上指向相互垂直的弹簧是两两相 互连接的。 （2） 弹簧太松可用手或其它工具压紧，但也不能太紧而导致安装困难。 （3） 电路板部件，主要是电阻和导线可存放在元件袋中，做实验时应注意不要丢失元件， 做完实验应放回元件袋中。 （4） 连接电路应注意电源极性。 （5） 连接元件时应把导线和元件引线仔细压入弹簧中，要保证导线剥离部分和弹簧四点 接触。 图 1 电阻色标含义图 公差 第二位数字 零的个数 第一位数字
弹簧 顶视图 导线 侧视图 图2导线和弹簧连接示意图 2
2 图 2 导线和弹簧连接示意图 顶视图 侧视图 导线 弹簧
实验1欧姆定律川 实验仪器 计算机 102电阻 接口 3V小灯泡 功率放大器 导线 电子学实验线路板 香蕉插头连线。 实验目的 研究欧姆定律和非欧姆材料电压和电流间的关系。 实验原理 欧姆定律表示为=VR,欧姆电阻的电压和电流关系是直线，直线斜率的数值等于电阻， 灯丝电阻随温度而改度，在高频电路中，灯丝电阻保持不变，相反在低频电路中（频率小于 1Hz),在一个周期内灯丝电阻会有明显变化。 实验内容 一.109电阻实验 1.计算机设置 (1)连接计算机和接口，接通电源。 (2)连接功率放大器和模拟通道A,接通电源。 (3)采样频率设置为4000Hz。 (4)设置信号发生器，使它能输出60HZ3.00V三角信号。 (5)设置显示器窗口，使得垂直轴表示输出电压(1.000 V/div)。水平轴表示模拟通道A 的电流(0.100V/div)。 2.仪器设置 在电子学线路板上选择合适部件按图11.1 连线，接通功放电源。 to Power Amp. 3.记录数据 点击信号发生器窗口“ON”按扭，接通信 号发生器，点击实验设置窗口“MON”按扭， AC/DC ELECTRONICS LABORATORY 记录并显示数据。 102 4.数据分析 图11.1 确定并记录显示器窗口直线的斜率。 5.选做内容 改换100Q电阻重做上述实验
3 实验 1 欧姆定律Ⅱ 实验仪器 计算机 接口 功率放大器 电子学实验线路板 10Ω电阻 3V 小灯泡 导线 香蕉插头连线。 实验目的 研究欧姆定律和非欧姆材料电压和电流间的关系。 实验原理 欧姆定律表示为 I=V/R，欧姆电阻的电压和电流关系是直线，直线斜率的数值等于电阻， 灯丝电阻随温度而改度，在高频电路中，灯丝电阻保持不变，相反在低频电路中（频率小于 1Hz），在一个周期内灯丝电阻会有明显变化。 实验内容 一．10Ω电阻实验 1．计算机设置 （1）连接计算机和接口，接通电源。 （2）连接功率放大器和模拟通道 A，接通电源。 （3）采样频率设置为 4000Hz。 （4）设置信号发生器，使它能输出 60HZ 3.00V 三角信号。 （5）设置显示器窗口，使得垂直轴表示输出电压（1.000V/div）。水平轴表示模拟通道 A 的电流（0.100V/div）。 2．仪器设置 在电子学线路板上选择合适部件按图 11.1 连线，接通功放电源。 3． 记录数据 点击信号发生器窗口“ON”按扭，接通信 号发生器，点击实验设置窗口“MON”按扭， 记录并显示数据。 4． 数据分析 确定并记录显示器窗口直线的斜率。 5． 选做内容 改换 100Ω电阻重做上述实验。 图 11.1
二，灯丝实验 1.计算机设置 (1)设置信号发生器，使它能输出0.30Hz,2.5V三角信号。 (2)扫描速度设置为500.00ms/div。 KIT NO. 2.仪器设置 3 在电子学线路板上选择合适部件按图 11.2连线，接通功放电源。 -3 VOLTS AX- 3.记录数据 (1)点击“ON”按扭，接通信号发生器。 (2)点击“MON”按扭，记录并显示实 验数据。 分析讨论题 1.电阻轨迹直线斜率是否等于电阻阻 值？ EM-8656 AC/DC ELECTRONICS LABORATORY 2.灯泡轨迹斜率为什么会改变？ 图11.2
4 二．灯丝实验 1．计算机设置 （1）设置信号发生器，使它能输出 0.30Hz，2.5V 三角信号。 （2）扫描速度设置为 500.00ms/div。 2． 仪器设置 在电子学线路板上选择合适部件按图 11.2 连线，接通功放电源。 3． 记录数据 （1）点击“ON”按扭，接通信号发生器。 （2）点击“MON”按扭，记录并显示实 验数据。 分析讨论题 1. 电阻轨迹直线斜率是否等于电阻阻 值？ 2. 灯泡轨迹斜率为什么会改变？ 图 11.2
实验2RC电路 实验仪器 计算机 100Q电阻 接口 330uF电容 功率放大器 香蕉插头连线 电子学实验线路板 LRC测定仪 实验目的 研究充电过程中电容器上电压的变化和测量RC电路时间常数。 实验原理 在充电过程中，电容器电量随时间变化为： q=qo(1-e-) 式中t是时间常数(t=RC,R是电阻，C是电容)。电量达到0的时间称半衰周期，它和 2 时间常数关系为： f=7In2 实验内容 1.计算机设置 (1)连接计算机和接口，接通电源。 (2)分别连接电压传感器和模拟通道A,功率放大器和模拟通道B,接通电源。 (3)设置采样频率为1000Hz,停止条件为· KIT NO. 4.00秒。 (4)设置信号发生器，使它能输出0.40Hz, 4.00V方波信号，输出模式为自动。 (5)设定图形显示窗口垂直轴显示范围为 100 Q Res 0-5V,水平轴显示范围为0-4秒。 2.仪器设置 在电子学实验线路板上选择合适部件按 图12.1连线，接通电源。 300 uF Cap to Power Amp 3.记录数据 点击“REC”按扭，4秒后数据图标RUN#1出 现在实验设置窗口中。 C/DC ELECTR ICS LABORATORY 4.数据分析 (1)点击自动改变比例按扭，使图形显示匹 图12.1
5 实验 2 RC 电路 实验仪器 计算机 接口 功率放大器 电子学实验线路板 100Ω电阻 330F 电容 香蕉插头连线 LRC 测定仪 实验目的 研究充电过程中电容器上电压的变化和测量 RC 电路时间常数。 实验原理 在充电过程中，电容器电量随时间变化为： (1 ) 0 t q q e − = − 式中 是时间常数（ =RC，R 是电阻，C 是电容）。电量达到 2 0 q 的时间称半衰周期，它和 时间常数关系为： ln 2 2 1 t = 实验内容 1． 计算机设置 （1）连接计算机和接口，接通电源。 （2）分别连接电压传感器和模拟通道 A，功率放大器和模拟通道 B，接通电源。 （3）设置采样频率为 1000Hz，停止条件为 4.00 秒。 （4）设置信号发生器，使它能输出 0.40Hz， 4.00V 方波信号，输出模式为自动。 （5）设定图形显示窗口垂直轴显示范围为 0-5V，水平轴显示范围为 0-4 秒。 2． 仪器设置 在电子学实验线路板上选择合适部件按 图 12.1 连线，接通电源。 3． 记录数据 点击“REC”按扭，4 秒后数据图标 RUN#1 出 现在实验设置窗口中。 4． 数据分析 （1）点击自动改变比例按扭，使图形显示匹 图 12.1
配数据。 (2)点击放大镜按扭，利用鼠标拖出电压上升区域。 (3)利用鼠标显示并记录电压起始上升时间和电压达到2.00V时间，两者之差即11。 2 (4)利用t1=xh2计算电容器电容。 (5)测量R和C,计算τ并和实验结果比较。 分析讨论题 1.利用实验数据确定电容器充电到0.759。花的时间。 2.4个半衰周期后电容器电量为多少？ 3.求出电容器最大电量。 4.造成标称和实验测量值不符合的因素是什么？ 6
6 配数据。 （2）点击放大镜按扭，利用鼠标拖出电压上升区域。 （3）利用鼠标显示并记录电压起始上升时间和电压达到 2.00V 时间，两者之差即 2 1 t 。 （4）利用 ln 2 2 1 t = 计算电容器电容。 （5）测量 R 和 C，计算并和实验结果比较。 分析讨论题 1. 利用实验数据确定电容器充电到 0.75 0 q 花的时间。 2. 4 个半衰周期后电容器电量为多少？ 3. 求出电容器最大电量。 4. 造成标称和实验测量值不符合的因素是什么？
实验3LR电路 实验仪器 计算机 电感线圈和铁芯 接口 10Q电阻 功率放大器 导线 电压传感器 万用表 电子学实验线路板 香蕉插头连线 实验目的 研究直流电路中电感器的行为。 实验原理 直流电压Vo加到RL串联电路上，稳态电流为： Imx =Vo/R 电流随时间按下式变化： I=Im (1-e) 式中t=LR是LR串联电路时间常数，电流达到0.5Imx时间1，和t的关系为： t=rIn2 2 实验内容 1.计算机设置 (1)连接计算机和接口，接通电源。 (2)分别连接2个电压传感器和功率放大器到模拟通道A、B和C,接通电源。 (3)设置采样选择为：采样频率等于10000Hz。开始条件是模拟通道C电压通过0伏， 停止条件为采样时间达到0.02秒。 (4)设置信号发生器使它能输出50.00Hz3.00V方波交流信号。 2.仪器设置 在电子学实验线路板选用合适部件按图13.1连线，接通电源。 3.记录数据 (1)利用万用表测量并记录电感和电阻器电阻
7 实验 3 LR 电路 实验仪器 计算机 接口 功率放大器 电压传感器 电子学实验线路板 电感线圈和铁芯 10Ω电阻 导线 万用表 香蕉插头连线 实验目的 研究直流电路中电感器的行为。 实验原理 直流电压 V0 加到 RL 串联电路上，稳态电流为： I max =VO / R 电流随时间按下式变化： (1 ) / max t I I e − = − 式中 =L/R 是 LR 串联电路时间常数，电流达到 0.5 max I 时间 2 1 t 和 的关系为： ln 2 2 1 t = 实验内容 1. 计算机设置 （1）连接计算机和接口，接通电源。 （2）分别连接 2 个电压传感器和功率放大器到模拟通道 A、B 和 C，接通电源。 （3）设置采样选择为：采样频率等于 10000Hz。开始条件是模拟通道 C 电压通过 0 伏， 停止条件为采样时间达到 0.02 秒。 （4）设置信号发生器使它能输出 50.00Hz 3.00V 方波交流信号。 2. 仪器设置 在电子学实验线路板选用合适部件按图 13.1 连线，接通电源。 3. 记录数据 （1）利用万用表测量并记录电感和电阻器电阻