大学物理方面论文范文集,与电磁学组合实验仪的设计相关论文开题报告

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【摘 要】本文根据我校大学物理实验室的现状,设计出电磁学组合实验仪,能够完成RC、RL、RLC串联电路的谐振及暂态特性、交流电桥等学生实验,能够进行电阻、电容、电感等物理量的测量.不仅给学生的学习以更大的选择空间,而且可以增强学生的综合实验和创新实验能力.

【关 键 词】组合实验仪；暂态；谐振；交流电桥

1.引言

电磁学是大学物理重要的组成部分,实验是学习电磁学的重要手段和兴趣来源.然而,由于实验条件的限制,在我校大学物理实验室,学生可做的电磁学实验仅有使用示波器测定电信号的基本参量、RLC串联谐振特性的研究及暂态特性的研究等项目,远远不能满足学生的学习需要.因此,我们运用学校现有的实验仪器,设计了电磁学组合实验仪器,能够完成RLC串联电路的谐振和暂态特性的研究,同时还可组合成电感电桥、电容电桥,分别进行交流电桥实验,可以实现对电阻、电感、电容值的测量.不仅提高了实验仪器的利用率,而且提高了学生的综合实验能力.

2.相关的实验原理

2.1RLC串联电路暂态特性

RLC电路的暂态过程就是当电源接通或断开后的瞬间,电路中的电流和电压呈现非稳定的变化过程.实验研究RC串联电路、RL串联电路、LRC串联电路在暂态过程中的瞬时特性,研究与之相关联的过电压和过电流现象,对于学生进一步认识这种电路的工作机制,防止暂态过程产生损害,利用这一过渡过程获得更有用的高电压和大电流有不可替代的作用.

在电磁学实验中,往往是在RLC串联电路的暂态特性实验之前,先进行RC、RL暂态特性实验.它们实际上可以视为在RLC串联电路中、的特殊情况.

RC电路暂态过程中相应的方程（1）的解为：充电过程：,放电过程：.可见,RC串联电路中的过渡时间τ与RC有关,τ值大过渡时间长,电路电压变化缓慢.RL电路的暂态过程也可作相似的讨论.

2.2RLC串联谐振电路特性实验原理

将简谐交流电压加在由电阻、电感、电容组成的电路,电路中的电流和电压将随着电源的频率的不同而改变.这种关系称为幅频特性.RLC串联电路如图1所示[1—2]：

RLC电路回路中电流I为：

由此可见,直流电桥实际上有两个平衡条件：一是复阻抗模的平衡,二是复阻抗幅角的平衡.只有这两个平衡条件同时被满足,交流电桥才能达到平衡.根据交流电桥的平衡原理,可连接出各种可行的电桥电路

当K断开时：

（1）将示波器连接在1、2位置,和调节适当,可以完成RLC串联谐振特性的研究；

（2）将示波器连接在2、3位置,调节,