1、电学黑盒子实验课程名称 普通物理学实验 指导教师 学生姓名 学号 合作者 学院 理工学院 系 实验时间【摘要】实验要求在不打开盒子的前提下，设计实验方案和检测步骤，使用示波器、信号发生器、数字万用电表等仪器，判定盒内元件分布。实验报告首先介绍实验原理，列出实验所需器材，阐述实验过程，列出实验所得数据并进行分析计算得到结果。最后，总结实验的过程中存在的问题和需要改进的地方，并提出心得。关键词：二极管、电容、电感。【实验原理】1、 确定有无电池使用万用电表的直流电压量程进行检测。若显示一定的电压，则两接线柱间为电池，由显示数值的正负号可知电池正负极。2、 二极管的判断使用万用电表电阻量程对两个接线
2、柱交换表笔各测一次。若差别很大，则两接线柱间的元件为二极管；若电阻值相等，则两接线柱间的元件为电阻；若两次都是无穷大，需要进一步检测。3、 电容、电感的判断（1） 使用万用电表的电阻量程，若示数慢慢增大，直到最高位为“1” ；短路放电后，重复检测都可以看到此现象，则两接线柱间的元件为电容。将元器件与电阻箱串成 RC 电路，用示波器观察放电过程，确定电容数值。（2） 使用信号发生器。逐步增大频率，若两接线柱间的电压不变，则为电阻；若增大，则为电感；若减小，则为电容。同时测出元件数值。【实验仪器】信号发生器，示波器，万用表，电阻，黑盒子，导线，开关等。【实验步骤】编号为 4 的黑盒子：4a d1、
3、 判断有无电池使用万用电表的电压量程，表笔接到任意两个接线柱，分别测量，电表均无示数，说明盒内无电池。2、 二极管的判断使用万用电表电阻量程，测量 dc 两接线柱间的阻值，发现正反向阻值相同。可以判断 dc 间的元件为电阻。接着测量 cb 间电阻。红表笔接 b 黑表笔接 c 时，电阻较小，反接电阻较大。可以判断元器件为二极管，得知方向。然后测量 ba 间的电阻。红表笔接 b 黑表笔接 a 时，电阻较大，反接电阻差别很大。可以判断元器件为二级管，得知方向。最后测量 ad 间的电阻。红表笔接 a 黑表笔接 d 时，电阻较小，且电阻值为上述三组正向电阻之和，反接电阻较大，根据前面两二极管的方向，可以
4、判断两接线柱断路。编号为 9 的黑盒子：1、 判断有无电池使用万用电表的电压量程，表笔接到任意两个接线柱，分别测量，电表均无示数，说明盒内无电池。2、 二极管的判断同样的方法，得知 ad、dc 之间为二级管，方向可知。b c9a db c测量 bc 间电阻，两次检测正反向测量结果都是无穷大。对元件进行充分放电后，看到示数慢慢增大，直到超出量程，重复测量仍可以观察到此现象，可以判断两接线柱间元件为电容。将 ad 两接线柱之间元件与 100 欧姆电阻串联组成电路，用信号发生器来判断元件性质。逐步增大信号源频率，测量到两接线柱间的电压减小，可以确定为电容。最后测量 ab 间电阻，正反向无穷大，可以判
5、断为断路。【实验数据】编号为 4 的黑盒子：1、 电压表示数均为零2、 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑Dc cd cb bc ba ab ad da阻值 21.9千欧21.9千欧193 千欧30.5千欧50.6兆欧32.5千欧110.2千欧48.6兆欧压降（V）0.286 0.281编号为 9 的黑盒子：1、 电压表示数均为零。2、 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑 红黑abdcdc cd cb bc ba ab ad da阻值 23.2千欧11.7兆欧60.3兆欧34.1千欧压降（V）0.26 0.285根据示波器的示数来求得电容的数值：1.96/e=0.72V=72
6、0MvC=1.5【调试过程与误差分析】主要的调试过程在编号为 9 的黑盒子其中 bc 段电容的判定及测量。需要信号发生器接入 RC 串联电路，在示波器上读取数据计算出电容数值，在此过程中，重点在于调节示波器产生正确的波形，这是正确计算的前提，要逐步缓慢增加频率大小，若不能达到要求需要及时更换电阻，电阻的取值要太大，过大的阻值会给调节带来困难，继续调节频率以形成合适的波形，读取数据进行计算。实验过程中，各个电表都会产生误差，表笔与接线柱的接触不良等因素也或产生误差。示波器示数的读取也会产生误差，应多读几次取平均值。1、系统误差 （1）仪器误差：这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的，如电表精确度不高。 （2）理论误差：实验条件不能达到理论公式所规定的要求，或者是实验方法本身不完善所带来的误差。如伏安法测电阻时电表内阻对实验结果的影响。 2、偶然误差 电源电压波动造成的误差。
