物理学 《电磁学实验》教学大纲 【课程名称】电磁学实验(Electromagnetics Experimentation) 【课程编码】XXZB0040 【适用专业】物理学 【课时】42学时 【学 分】1学分 【课程性质、目标和要求】 课程性质：专业基础课，必修，学位课。 教学目标：1、通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知 识，加深对物理学原理的理解：2、培养和提高学生的科学实验能力及完成设计性实验的 能力：3、培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，勇于探索的精神和遵守纪律、 团结协作、爱护公物的优良品质。 教学要求：1、学习电磁学仪器的基本结构、原理及使用方法：2、学习数据处理的基 本方法，了解实验方法、实验环境对测量结果的影响并能进行分析和处理：3、学习电磁 学实验的基本技能，熟悉常用仪器的基本原理、结构和性能，掌握调整操作，观察、分 析与排除故障：4、课前写出实验预习报告，完成本次实验后写出规范的实验报告或论 文：5、独立完成每次实验。 【教学时间安排】 本课程计1学分，42学时，学时分配如下： 序号 实验名称 实验类型 课时 备注 必做（含电磁学实验基础 1 线路故障的分析 基础 2 知识) 2 静电场的描绘 基础 3 必做（含设计性内容） 3 惠斯登电桥测电阻 基础 3 必做 4 制流电路与分压电路 基础 3 必做 5 交流电桥 基础 3 必做 6 LRC谐振电路的研究 基础 3 必做（含设计性内容） 7 示波器的使用 基础 3 必做 磁场的描绘 基础 2 必做 9 电阻的测量 综合 3 选做 10 温差电偶的定标 综合 3 选做 11 热敏电阻特性的研究 综合 3 选做（含设计性内容） 12 地磁场水平分量的测量 综合 3 选做 13 电子束线的偏转 综合 3 选做 -1-
《电磁学实验》课程教学大纲 14 PN结物理特性的研究 综合 3 选做 15 霍尔效应 综合 3 选做 16 电位差计的应用 综合 3 选做（含设计性内容） 17 电子束线的聚焦 综合 3 选做 18 非线性电阻伏安特性的研究 设计 3 选做 19 电表内阻的测定 设计 32 选做 20 二极管电流方程的研究 设计 3 选做 21 用电谐振法测介电常数 设计 3 选做 22 用交流电桥法测介电常数 设计 3 选做 用示波器研究二极管的伏安 23 设计 3 特性 选做 24 空气磁导率的测定 设计 3 选做 用交流电桥测金属的线胀系 25 数 设计 3 选做 合计 42 【教学（实验）内容要点】 一、实验1线路故障的分析 1、实验目的要求 ()学习电磁学实验基本知识，熟悉电磁学实验基本仪器的原理和使用： (2)掌握线路故障的分析和检查方法。 2、实验主耍内容 (1)学习电磁学实验基本知识及电表量程和级别的确定方法。 (2)学习万用表的使用方法： (3)测量给定电阻，计算不确定度并用电压检查法检查给定线路的故障（要求记录数据 并分析)。 3、实验仪器设备 ()直流稳压电源 (2)数字式万用表 (3)滑线变阻器 (4)电阻箱 二、实验2静电场的描绘 1、实验目的耍求 ()学习用模拟法研究静电场： (2)学习补偿法原理。 2、实验主耍内容 ()圆柱型电容器中等势线分布的模拟测量： (2)设计另种模拟法测量线路。 -2-
物理学 3、实验仪器设备 (1)直流稳压电源 (2)双层静电仪 (3)直流电压表 (4)检流计 三、实验3惠斯登电桥测电阻 1、实验目的要求 ()掌握惠斯登电桥测电阻的原理： (2)学会正确使用箱式电桥测电阻的方法： (3)了解提高电桥灵敏度的几种途径。 2、实验主要内容 (①)自组惠斯登电桥测电阻； (2)测量电桥的相对灵敏度； (3)研究对灵敏度影响的因素： (4)测量标称值相同的商品电阻，求出平均值及标准偏差，剔除废品。 3、实验仪器设各 (I)稳压电源 (2)电阻箱 (3)滑线变阻器 (4)检流计 四、实验4制流电路与分压电路 1、实验目的要求 (1)了解基本仪器的性能和使用方法。 (2)掌握制流与分压两种电路的联结方法、性能和特点。 2、实验主要内容 (①)测量制流电路中随滑块位置的变化电流的变化数值。 (2)测量分压电路中随滑块位置的变化电压的变化数值。 (3)作制流曲线和分压曲线。 五、实验5交流电桥 1、实验月的要求 (1)了解交流电桥的原理，学习调节平衡的方法： (2)用交流电桥测电容及电感。 2、实验主要内容 ()用箱式交流电桥测电容及电感： (2)用自组交流电桥测电容及电感。 3、实验仪器设各 (I)箱式交流电桥 (2)音频信号发生器 .3-
《电磁学实验》课程教学大纲 (3)交流电阻箱 (4)晶体管毫伏表 六、实验6LRC谐振电路的研究 1、实验目的要求 (I)研究和测量LRC串联电路的幅频特性： (2)了解LRC并联电路的特点： (3)进步理解回路Q值的物理意义。 2、实验主要内容 (I)测量LRC串联电路的幅频特性： (2)分别用电压谐振法和频带宽度法确定Q值： (3)用最大电压法测量LR与C并联电路的Q值。 (4)设计研究回路Q值随R值变化规律的方案。 3、实验仪器设备 (I)LRC谐振电路实验仪 (2)音频信号发生器 (3)交流电阻箱 (4)晶体管毫伏表 七、实验7示波器的使用 1、实验目的耍求 (①)了解示波器的结构和工作原理： (2)初步掌握示波器各个旋钮的作用和使用方法： (3)学习用示波器观察电信号的波形，测量电压、频率。 2、实验主要内容 (I)观察波形，熟悉各旋钮的作用： (2)测量交流电压： (3)利用李沙育图形测量频率： 3、实验仪器设备 ()电子示波器 (2)音频信号发生器 八、实验8磁场的描绘 1、实验目的要求 (1)研究载流圆线圈轴线上磁场的分布： (2)描绘圆电流周围的磁力线： (3)验证磁场的叠加原理。 2、实验主耍内容 ()测量载流圆线圈的磁场沿轴线上的分布： (2)描绘圆电流周围的磁力线： 4-
物理学 (3)考查亥姆霍兹线圈磁场的均匀区。 3、实验仪器设备 (1)音频信号发生器 (2)亥姆霍兹线圈实验装置 (3)晶体管毫伏表 九、实验9电阻的测量 1、实验月的要求 ()对几种不同测电阻的方法作比较： (2)掌握补偿法测电阻的方法。 2、实验主耍内容 (1)用数字万用表、直流电桥测出1002电阻： (2)用内、外接法及补偿法测出1002电阻： (3)求出各种方法所得结果的不确定度及相对误差。 3、实验仪器设备 (I)稳压电源箱式惠斯登电桥 (2)直流电压表直流电流表 (3)滑线变阻器电阻箱检流计 十、实验10温差电偶的定标 1、实验目的要求 ()了解温差电偶测温的基本原理和方法。 (2).加深对温差电现象的理解。 (3).进步掌握用电势差计测量电势差。 2、实验主要内容 ()以标准水银温度计测出水温，用定标法校准铜一康铜温差电偶。 (2).用镍铝一康铜温差电偶测量锌、锡熔解和凝固时的温差电动势。 3、实验仪器设备 (1)稳压电源电位差计 (2)热电偶水银温度计 (3)调压变压器 十一、实验11半导体热敏电阻特性的研究 1、实验目的耍求 (1)研究热敏电阻的温度特性。 (2)了解半导体温度计的制作方法。 2、实验主要内容 (I)利用平衡电桥测量不同温度下热敏电阻的阻值。 (2)求出热敏电阻的两个参量(a、b)。 .5-
《电磁学实验》课程教学大纲 (3)设计半导体温度计的制作方案。 (3)检流计滑线变阻器 (4)制作半导体温度计。 3、实验仪器设备 (I)稳压电源热敏电阻 (2)标准电阻电阻箱 (3)检流计滑线变阻器 (4)调温热源热学实验仪 十二、实验12地磁场水平分量的测定 1、实验目的耍求 ()掌握测地磁场水平分量的方法。 (2)了解正切电流计的原理。 2、实验主要内容 (1)学习有关地磁场与地磁要素的知识。 (2)连接线路，测量地磁场的水平分量。 3、实验仪器设备 (I)稳压电源 (2)亥姆霍兹线圈、换向开关 (3)罗盘、滑线变阻器 (4)直流电流表、水准仪 十三、实验13电子束的偏转 1、实验目的耍求 (I).了解电子束管的结构、原理。 (2)掌握电子束电偏转与磁偏转的规律。 2、实验主耍内容 ()研究和验证电子束管中电偏转的规律。 (2)研究和验证电子束管中磁偏转的规律。 十四、实验14PN结物理特性的研究 1、实验目的耍求 (I)测量PN结电流与电压的关系，证明此关系符合指数分布规律。 (2)在不同温度条件下测量玻尔滋曼常数。 2、实验主要内容 (I)按实验线路接线。 (2)在常温下测量发射极与基极之间电压U1和对应电压U2。 (3)在不同温度下（间隔5度）测量发射极与基极之间电压U1和对应电压U2。 ✉6-
物理学 (4)利用最小二乘法求出斜率e/KT,再求出K值。 3、实验仪器设备 (I)PN结物理特性实验仪 十五、实验15霍尔效应 1、实验月的要求 ()观察霍尔效应现象。 (2)掌握霍尔效应测磁场的原理和方法。 2、实验主要内容 ()连接线路，利用霍尔效应测螺线管轴线上的磁场分布。 (2)测量铁芯位置与交流电桥示零器指针的变化关系。 (3)测量温度与示零器指针的变化关系。 3、实验仪器设备 (I)稳压电源霍尔效应实验仪 (2)标准电阻、检流计 (3)滑线变阻器 十六、实验16电位差的应用 1、实验目的耍求 ()了解箱式电位差计的结构和原理。 (2)熟练掌握电位差计的使用。 (3)用电位差计测电池电动势及内阻。 (4)设计校准电表，测量高电压及未知电阻的方案。 2、实验主耍内容 ()学习电位差计的原理。。 (2)了解电位差计血板上各旋钮的作用。 (3)测量电池电动势和内阻 (4)设计利用电位差计测电阻和高电压的方案。 (⑤)设计用电位差计校准电流表的方案。 3、实验仪器设备 (1)稳压电源干电池 (2)箱式电位差计 (3)电阻箱滑线变阻器 十七、实验17电子束线的聚焦 1、实验目的耍求 ()研究带电粒子在电场和磁场中聚焦的规律。 (2)掌握测量电子荷质比的种方法。 .7-
《电磁学实验》课程教学大纲 2、实验主耍内容 (I)电场和磁场聚焦： (2)测定电子荷质比。 3、实验仪器设备 (1)电源箱 (2)螺线管 (3)实验板 十八、实验18非线性电阻伏安特性的研究 1、实验目的要求 (1)研究些非线性元件的伏安特性： (2)初步培养进行科学研究的能力。 2、实验主耍内容 ()设计测小灯泡伏安特性的电路图： (2)计算灯泡冷态电阻、额定电流、保护电阻阻值及采用内接或外接的理由： (3)测定小灯泡及二极管的电压、电流数据并绘出伏安特性曲线： (4)测定二极管正向伏安特性。 3、实验仪器设备 (1)稳压电源电阻箱 (2)滑线变阻器小灯泡二极管 (3)直流电压表直流电流表 十九、实验19电表内阻的测定 1、实验目的耍求 ()设计几种测量电表内阻的方案： (2)测定电表的内阻及不确定度。 2、实验主要内容 (I)根据所给提示设计测电表内阻的方案： (2)按照设计方案测电表内阻。 3、实验仪器设备 (I)稳压电源 (2)直流电压表、直流电流表 (3)滑线变阻器 (4)电阻箱 二十、实验20二极管电流方程的研究 1、实验目的耍求 (I)利用二极管电流方程测玻尔滋曼常数。 (2)对二极管电流方程在实际应用时的情况进行分析。 .8-
物理学 2、实验主要内容 ()测定同类型的三只二极管正向伏安数据。 (2)计算玻尔兹曼常数并分析。 3、实验仪器设备 ()稳压电源 (2)数字电压表、数字电流表 (3)滑线变阻器 二十一、实验21用电谐振法测介电常数 1、实验目的耍求 ()培养学生对所学知识在实际中应用的能力。 (2)掌握·种测薄纸或塑料薄膜介电常数的方法。 2、实验主要内容 ()自制平行板电容器。 (2)用LRC谐振电路测电容。 3、实验仪器设备 (I)LRC电路实验仪 (2)游标卡尺千分尺 二十二、实验22用交流电桥测介电常数 1、实验目的耍求 ()培养学生自主设计实验及进行科学研究的能力： (2)进步熟悉交流电桥的使用方法。 2、实验主耍内容 ()设计种利用交流电桥测介电常数的方案（写出原理，作出测量线路图）。 (2)测出两种以上介质的介电常数。 3、实验仪器设备 (I)箱式交流电桥 (2)游标卡尺千分尺 二十三、实验23用示波器研究二极管的伏安特性 1、实验目的耍求 (1)利用示波器观察、研究二极管伏安特性曲线。 2、实验主耍内容 ()根据提示设计利用示波器研究二极管伏安特性曲线的实验方案（写出原理，作出 测量线路图)。 (2)按照设计方案进行实验。观察几种不同型号二极管的安特性曲线并对实验现象进 行分析。 -9-
《电磁学实验》课程教学大纲 二十四、实验24空气磁导率的测定 1、实验目的耍求 ()培养学生自主设计实验及进行科学研究的能力：。 (2)对所学过的知识进行实验验证。 2、实验主要内容 (I)设计种测定空气磁导率的方案（写出原理，作出测量线路图）。 (2)按照设计方案进行实验。 3、实验仪器设备 (I)箱式交流电桥 (2)游标卡尺米尺空芯螺线管 二十五、实验25用交流电桥测金属的线胀系数 1、实验目的耍求 ()培养学生自主设计实验及进行科学研究的能力：。 (2)掌握种传感器原理。。 (3)掌握·种测金属的线胀系数的新方法 2、实验主要内容 ()测量铁芯位置与交流电桥示零器指针的变化关系。 (2)测量温度与示零器指针的变化关系。 (3)测量装置的灵敏度 3、实验仪器设备 (1)箱式交流电桥 (2)空芯螺线管焦利氏秤 (3)金属杆加热器 【成绩考核方式】 1、成绩评定总则 总成绩分为三部分，即平时成绩、实验报告成绩、期末考试成绩。 2、平时成绩评定 平时成绩占总成绩的20%。平时考核形式包括：预习提问、考勤、课堂操作。 3、实验报告成绩评定 实验报告成绩占总成绩的30%。 4、期末考核评定 期末考试占总成绩的50%，采用笔试的方式，时间由学校统·安排。 【教材与参考书目】