資源簡介

實驗一 探究電磁感應的產生條件
【實驗目的】



【實驗準備】
1．什么叫磁通量？有哪些方法可使穿過閉合回路的磁通量發生變化？
2．通過初中物理的學習，你認為電路產生感應電流的條件是什么？
3．認真觀察線圈組A、B，熟悉這兩個線圈的繞制方向。
4．畫出條形磁鐵和蹄形磁鐵周圍的磁感線分布圖。
【實驗器材】
條形磁鐵、蹄形磁鐵、線圈組A和B，電流表（零刻度在中央）、滑動變阻器、電鍵、電源、電阻（阻值約幾十千歐大小）、導線若干。
【實驗步驟】
1．將鐵架臺放置于水平桌面上，然后將橫桿固定在鐵架臺上一定的高度，用細線把導體棒AB吊在橫桿上。
2．將蹄形磁鐵放在水平桌面上，調節細線的高度以及蹄形磁鐵的位置，使導體棒剛好位于蹄形磁鐵的中間。
3．用導線將電流表、導體棒AB連接起來，如圖1所示。
4．磁鐵不動時，分別讓導體棒在磁場中沿垂直于磁感線方向運動和沿平行于磁感線方向運動，觀察電流表指針的偏轉情況。
5．導體棒AB不到，讓磁鐵沿水平方向和豎直方向運動，觀察電流表指針的偏轉情況。
6．按照圖2所示連接電路，將線圈和電流表連接成一個回路。
7．將條形磁鐵的N極插入線圈，并放在線圈內不動，停留一段時間后，再將磁鐵的N極從線圈中拔出，觀察電流表指針的偏轉情況。
8．將條形磁鐵的S極插入線圈，并放在線圈內不動，停留一段時間后，再將磁鐵的S極從線圈中拔出，觀察電流表指針的偏轉情況。
9．按照圖3所示連接電路，把線圈A、滑動變阻器和電鍵連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表的兩個接線柱上，把線圈A裝在B的里面。
10．在電鍵閉合瞬間、斷開瞬間、電鍵閉合時，滑動變阻器不動。電鍵閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片，觀察電流表指針擺動的情況。
11．實驗完畢，整理實驗器材。
【表格設計】
表一：磁鐵在線圈中運動時的情況
磁鐵的動作
表針擺動的方向
磁鐵的動作
表針擺動的方向
N極插入線圈
S極插入線圈
N極停在線圈中
S極停在線圈中
N極從線圈中拔出
S極從線圈中拔出
表二：由電鍵或變阻器控制一個線圈中的電流的情況
電路變化情況
表針擺動的情況
電鍵閉合瞬間
電鍵斷開瞬間
電鍵閉合時，滑動變阻器不動
電鍵閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片
【實驗結論】


【問題討論】
1．把你所知道的，或者你自己設想的使穿過閉合電路的磁通量變化的各種不同的方法一一列舉出來，并且在老師的知道下到實驗室去做實驗，驗證你的方法能否產生感應電流。
2．在圖2所示的實驗中，將磁鐵插入線圈時，線圈中的磁場強弱如何變化？將磁鐵從線圈中拔出時，線圈中的磁場強弱如何變化？在圖3所示的實驗中，閉合電鍵時，通過線圈B的磁場強弱如何變化？斷開電鍵時，通過線圈B的磁場強弱如何變化？迅速移動滑動變阻器的滑片，通過線圈B的磁場強弱如何變化？
實驗二 探究愣次定律
【實驗目的】



【實驗準備】
1．產生感應電流的條件是什么？感應電流本身能否產生磁場？若能產生磁場，則感應電流的磁場方向與感應電流的方向是什么關系？
2．仔細觀察線圈導線的方向，并根據導線的繞向畫出草圖。
3．設計一個小實驗，研究電流從電流表的“紅”接線柱流入時，電流表的指針向哪個方向偏轉？電流從電流表的“黑”接線柱流入時，電流表的指針向哪個方向偏轉？記住你觀察到的現象。
【實驗器材】
線圈、條形磁鐵、電流表（零刻度在中央）、導線若干。
【實驗步驟】
1．按照圖4所示連接電路，用導線將線圈和電流表連接成一個回路。
2．仔細觀察線圈的導線繞向，并根據線圈導線的繞向畫出類似圖5所示的四個草圖。
3．將磁鐵的N極插入線圈中，觀察電流表指針的偏轉情況，并判斷通過線圈中的電流方向，把你判斷的情況在草圖上記錄下來，如圖6甲所示。
4．將磁鐵的S極插入線圈中，觀察電流表指針的偏轉情況，并判斷通過線圈中的電流方向，把你判斷的情況在草圖上記錄下來，如圖6乙所示。
5．把磁鐵的N極從線圈中拔出，觀察電流表指針的偏轉情況，并判斷通過線圈中的電流方向，把你判斷的情況在草圖上記錄下來，如圖6丙所示。
6．把磁鐵的S極從線圈中拔出，觀察電流表指針的偏轉情況，并判斷通過線圈中的電流方向，把你判斷的情況在草圖上記錄下來，如圖6丁所示。
7．實驗完畢，整理實驗器材。
【表格設計】
表一：線圈內磁通量增加時的情況
圖號
磁場方向
感應電流的方向
感應電流的磁場方向
甲
磁場方向向下，磁通量增加
乙
磁場方向向上，磁通量增加
表二：線圈內磁通減少時的情況
圖號
磁場方向
感應電流的方向
感應電流的磁場方向
丙
磁場方向向下，磁通量減少
丁
磁場方向向上，磁通量減少
【實驗結論】


【問題討論】
1．比較表一中的數據，當線圈內磁通量增加時，可以得出什么結論？比較表二中的數據，當線圈內磁通量減少時，可以得出什么結論？
2．如圖7所示，如果我們按照圖7所示的裝置實驗，通過開關的通斷來改變磁通量，感應電流的方向也遵循同樣的規律嗎？
3．當手持條形磁鐵使它的一個磁極靠近閉合線圈時，線圈中產生了感應電流，獲得了電能。從能量守恒的角度看，這必定有其他形式的能在減少，或者說，有外力對磁體—線圈這個系統做了功。你能不能用愣次定律作出判斷。手持磁鐵運動時我們克服什么力做了功？
實驗三 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系
【實驗目的】



【實驗準備】
1．仔細觀察一個變壓器，說一說變壓器的構造。
2．把兩個沒有導線相連的線圈套在同一閉合鐵心上，一個線圈連在交流電源的兩端，另一個線圈連在小燈泡上，如圖8所示。閉合學生電源開關，小燈泡會發光嗎？說出你的道理。
【實驗器材】
學生電源、可拆裝的小型變壓器、兩組有多個接線柱的線圈、多用電表。
【實驗步驟】
1．取一個專供學生拆裝的小型變壓器，小心地將鐵心、線圈和塑料護夾分離。硅鋼片應2～3片一組疊好。如圖9所示。
2．把兩個線圈套在一起，再將硅鋼片一對一對地插入線圈中，拼成日字形。各組硅鋼片要交叉對插，插入硅鋼片時要對正，要將全部硅鋼片都插入并且插緊。
3．把一個線圈作為原線圈（匝數取120匝）連接到學生電源地交流輸出端。另一個線圈作為副線圈，兩端可以不接用電器。
4．保持原線圈匝數不變，副線圈匝數分別選480匝、360匝、240匝。學生電源電壓調節到8V。閉合電源開關，用多用電表地交流電壓擋分別測量初級、次級線圈的電壓，如圖10所示。斷開電源開關。
5．保持副線圈匝數不變（副線圈匝數取360匝），原線圈匝數分別選240匝、120匝、60匝，學生電源電壓仍調節到8V。閉合電源開關，用多用電表地交流電壓擋分別測量初級、次級線圈的電壓。斷開電源開關。
6．實驗完畢，整理實驗器材。
【表格設計】
表一：原線圈匝數不變，改變副線圈匝數
原線圈匝數n1
副線圈匝數n2
n1：n2
初級電壓U1/V
次級電壓U2/V
U1 ：U2
120
240
360
480
表二：副線圈匝數不變，改變原線圈匝數
原線圈匝數n1
副線圈匝數n2
n1：n2
初級電壓U1/V
次級電壓U2/V
U1 ：U2
60
360
120
240
【實驗結論】


【問題討論】
1．如果改變學生電源電壓的值（如6V、4V），重復上面的實驗，得到的結論相同嗎？請同學們做一做。
2．變壓器的原線圈、副線圈的電壓與兩個線圈的匝數之間有什么關系？試著寫出它們之間的關系。
3．要使電壓通過變壓器后降低，副線圈的匝數應該比原線圈的匝數多些還是少些？要使電壓升高呢？如果你給變壓器起名，哪種變壓器叫升壓變壓器？哪種變壓器叫降壓變壓器？
4．在實驗中，你還發現了哪些（如聲音、溫度等）變化現象？應該如何解釋？
實驗四 傳感器的簡單應用
【實驗目的】



【實驗準備】
1．傳感器是能將所感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉換成便于測量的量（一般是電學量）的一類元件。轉換后的信號經過相應的儀器進行處理，就可以達到自動控制等各種目的。請查閱相關資料，多了解一些這方面的知識。
2．熱敏電阻和光敏電阻是由半導體材料制成的，由于其內部結構的特殊性，在它受熱和受光照時，參與導電的電子和離子數急劇增多，電阻率明顯下降，導電能力顯著增加，這就是半導體的熱敏特性和光敏特性。
圖11中的實線是半導體的電阻值隨溫度變化的特性曲線，虛線是一般金屬的電阻隨溫度變化的特性曲。可見一般金屬的電阻是線性的，而半導體的電阻是非線性的。
圖12中虛線為線性電阻的伏安特性曲線，實線所示為非線性電阻的伏安特性曲線。由此半導體的電阻與電壓和電流三者的關系不符合歐姆定律，而是按指數的規律變化。
3．光電計數器的基本原理：當傳送帶上沒有物體擋住A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，供給信號處理系統的電壓變低；當傳送帶上有物體擋住A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統的電壓變高。這種高低交替變化的信號經過信號處理系統的處理，就會自動將其轉化為相應的數值，實現自動計數的功能。
【實驗器材】
熱敏電阻、光敏電阻、多用電表、溫度計、燒杯、冷水、熱水、光電計數器一套、鐵架臺、細線、小燈泡、學生電源、繼電器、滑動變阻器、電鍵、導線若干。
【實驗報告】
一、實驗步驟
1. 熱敏特性實驗
（1）按圖13所示將熱敏電阻連入電路中，將多用電表的選擇開關旋至歐姆擋，選擇適當的倍率, 再將電表的兩支表筆與熱敏電阻兩端相連。
（2）將熱敏電阻放入有少量冷水并插有溫度計的燒杯中，在歐姆擋上選擇適當的倍率，記下這時的溫度和電阻。
（3）分幾次向燒杯中加入開水 , 將不同的溫度和相應的電阻記錄在表一中。
2. 光敏特性實驗
(1) 按圖 14 所示將光敏電阻連入電路中，把多用電表的選擇開關旋至歐姆擋，倍率為“× 100” 擋，再將電表的兩支表筆與光敏電阻兩端相連。
(2) 用手擋住照射到光敏電阻上的部分光線，上下移動手，觀察光線由強到弱的過程中電阻變化的規律，并把電阻記錄在表二中。
(3) 換用一只普通的電阻，小心地把電阻器表面的漆層除去一些，使里面的導電膜露出來接受光照。重做上述實驗，結果相同嗎？
3. 觀察光電計數器的工作過程，了解其工作原理。
(1) 如圖15所示安裝好器材，A 是發光儀器，B 是接受光信號的儀器，B中的主要元件是光電傳感器一一光敏電阻。
(2) 觀察現象：每當傳送帶上有一物品擋住A與B之間的光線時，記數器上數字就自動顯示。
二、實驗現象及注意事項
1．在實驗步驟1中，隨著水溫的升高，熱敏電阻的阻值顯著減小。
2．在實驗步驟2中，隨著照射到光敏電阻上光強的減弱，光敏電阻的阻值顯著增大。
3．在實驗步驟3中，當傳送帶上沒有物品擋住A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統的電壓較低；當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統的電壓變高。這種高低交替變化的信號經信號處理系統的處理，就會自動地轉化為相應的數值，實現其自動計數的功能。
4．光電計數器是比較精密的儀器，使用過程中應輕拿輕放，嚴格按照要求操作。
三、數據及結論
表一
次數
1
2
3
4
5
t/℃
R/
結論：

表二
光照強度
強
中
弱
R/
結論：

【問題討論】
1．一些大城市的主要交通路口有測定噪聲強度的儀器，不同物體發出的聲音到一定強度都可以測出，有些聲控開關的通斷只與某一特定的聲音有關，想想這是為什么？
2．在如圖16所示電路中，光敏電阻R2與一定值電阻R1串聯接入電壓恒為U的電路中，當R2上的光照由弱變強的過程中，R1兩端的電壓會怎樣變化？
3．請以熱敏電阻為傳感器設計一個簡單的溫度自動控制實驗電路。
實驗五 了解日光燈啟動器的工作原理
【實驗目的】



【實驗準備】
1．了解日光燈的工作原理，通過查找資料或上網查找都是可以的。
2．取一個日光燈的啟動器，剝去其鋁殼，仔細觀察其內部的形狀結構。
【實驗器材】
日光燈的啟動器一個、酒精燈、3V的直流電源、小燈泡及燈座、若干導線、鑷子
【實驗報告】
一、實驗步驟
1．取一個日光燈的啟動器，小心剝去外殼，觀察其內部的結構（如圖17、圖18所示）。
2．在工作臺上小心地敲碎氖泡的玻璃。注意保護啟動器的底座的完好。
3．觀察雙金屬片的結構、形狀。
4．點燃酒精燈，用鑷子夾住啟動器的底座，將雙金屬片貼近酒精燈的火焰。觀察雙金屬片的形狀變化。
5．熄滅酒精燈，觀察在降溫時的啟動器的雙金屬片形狀的變化。
6．將啟動器、小燈泡、電源及若干導線組成一串聯電路，用酒精燈的火焰靠近雙金屬片，電路接通后再移走火焰，觀察小燈泡的變化，體會一下什么叫溫控開關。
7．實驗完畢，整理實驗器材。
二、實驗現象及注意事項
1．在常溫下，雙金屬片的上下觸點是分離的，溫度高時雙金屬片的上下觸點會接觸。
2．在剝開啟動器后，玻璃泡旁邊的電容器要去掉，電容器如果被擊穿時的啟動器就是報廢的啟動器，但氖泡及其內部一般是完好的。
3．用啟動器做的溫控開關可以通過溫度來控制小燈泡的亮和滅。
三、數據及結論
1．當雙金屬片靠近火焰時：

2．當雙金屬片離開火焰時：

【問題討論】
1．在溫度過高時，雙金屬片觸點為什么會接觸？
2．在日光燈的正常使用中，啟動器是如何實現溫度變化的？（請你查閱資料或請教老師）
3．電熨斗為什么能夠自動控制溫度？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物要設定不同的溫度，這是如何利用調溫旋鈕來實現的？
實驗六 傳感器的應用實例——光控開關
【實驗目的】



【實驗準備】
1．請回顧邏輯電路中的一些知識。
2．在涉及門電路集成塊的電路圖中 , 通常只表示電路中的邏輯關系 , 與物理中的電流的完整通路不同，請認識如圖19所示的74LS14的集成塊的引腳圖，對照在實驗步驟中的實驗電路圖，說出應怎樣把它連入線路中。

3．關于斯密特觸發器的性能說明：當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值 (1.6V) 時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平 (0.25V)，而當輸入端 A 的電壓下降到另一個值的時候 (0.8V)，輸出端 Y 會從低電平跳到高電平 (3.4V)。斯密特觸發器可以將連續變化的模擬信號轉換為突變的數字信號，而這正是進行光控所需要的。
4．說出發光二極管的兩個特性。
【實驗器材】
74LS14 型集成塊、電位器 R1( 最大值為 51)、限流電阻 R2(330)、發光二極管LED（替代路燈用）、光敏電阻RG、電源（直流 5V）、若干導線、普通二極管、HRSIH-S型微型繼電器、燈泡 (6V 0.3A)。
【實驗報告】
一、實驗步驟
1．按如圖20所示連接電路。
2．將集成電路的接點VCC和接點GND分別與電源的“＋”、“—”兩極相連。
3．將Rl調至適當大小，接通電路，將實驗裝置放在黃昏的室外，調節Rl，使發光二極管在此時能發光。
4．適當調節Rl的大小，使發光二極管在天稍黑的時候才能發光。
5．利用微型繼電器、小燈泡、二極管再連接電路圖，，如圖21所示，圖中 J 為繼電器的線圈，Ja 為它的常開觸點。
6．在黃昏的室外，調試該電路。
7．實驗完畢，整理實驗器材。
二、實驗現象及注意事項
1．發光二極管的正向電壓必須達到某值時才能發光。
2. 在圖21中，普通二極管的作用是提供電路斷路時的自感電流的通路，以免較強的自感電流損壞集成電路。
【問題討論】
可以用型號為74LS14的非門集成電路、發光二極管和限流電阻來組成一個邏輯電平檢測器，電路如圖22所示。使用時，將檢測器的輸入端A接到被測點。
請分析：當被測點為高電平時，LED是否發光？當被測點為低電平時呢？說出道理。最好能夠實際試驗一下。
2．要想在天更暗時路燈才會點亮，應該把Rl的阻值調大些還是調小些？說明這樣做的道理，然后試一試 ，看看你想的對不對。
實驗七 傳感器的應用實例——溫度報警器
【實驗目的】



【實驗準備】
1．說說熱敏電阻的特性。
2．圖23是一個火警報警裝置的邏輯電路圖。RT是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時也阻值很小；R是一個阻值較小的分壓電阻。請你回答：
(1) 要做到低溫時電鈴不響；火警時產生高溫，電鈴響起。在圖中虛線處應接入怎樣的元件？
(2) 為什么溫度高時電鈴會被接通？
【實驗器材】
74LS14集成塊，可變電阻Rl（最大值可在 1~2之間選擇），YMD或HMB型蜂鳴器，接觸電阻 RT，電源（直流5V），導線若干。
【實驗報告】
1．按圖24所示連接電路。
2．將集成塊的接點Vcc和接點GND分別與電源的“＋”、“一”兩極相連。
3．調節R1至適當大小，接通電路，R1的調節要使得蜂鳴器在常溫下不發聲，將實驗裝置固定好。
4．將熱敏電阻浸人熱水中，使熱敏電阻溫度上升，到達某一溫度時就會發出報警聲。
5．調節R1，使蜂鳴器在此溫下不發出聲響，換用更熱的水使其達到較高溫度時才發出報警聲。
6．實驗完畢，整理器材。
二、實驗現象及注意事項
1．所用蜂鳴器在直流電壓達到 4～6V 時才會發出報警聲。
2．R1為熱敏電阻 , 常溫下其阻值約為幾百歐姆。
3．注意勿使浸入熱水中的熱敏電阻短路。
【問題討論】
1．為了使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，Rl 應調大些還是調小些？
2．請你設計一個電熱水器的控制方案。要求水燒開時自動斷電，而在水溫低于沸點約100℃時又自動加熱。
3．觀察你們的家用電器，看有哪些地方可能使用了傳感器，分別是什么樣的。

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