实验名称实验名称 实验实验 31 计算机测电阻伏安特性应用计算机测电阻伏安特性 1目的 1 熟悉PASCO 科学工作室软件环境 2 了解数据采集原理 了解 500 性接口线路连接方法 3 掌握传感器用户定制方法 2 实验仪器实验仪器 计算机 500 科学工作室接口 电压传感器 直流电源DF1730SL3A 滑动变阻器 测试板 3 实验原理 3 1 实验原理表示电子设备电流与设备两端电压的关系 对电子设备的应用研究具有重要意义 如果电子设备为电阻设备 线性，满足欧姆定理 即流通电阻 R 的电流 I 与电阻 R 两端电压 V 成正比 与电阻 的电阻成反比 关系为 R V I 1 可以根据 1 式 测量电阻值 如果测量了电阻的伏安特性 在曲线上取两点 A 和 B 如果相应的坐标分别是 A UA IA 和 B UB IB 有 ，因为它是线性的 AB AB II UU R 2 电阻的电阻可以根据 2 确定 3 2 实验方法 电阻的特性曲线可以在 PASCO 计算机用于测量科学工作室实验系统上的 测量电路 如图所示， 25 1 C 从 B 到 A 在运动过程中C B 两端电压逐渐升高 电流传感器号 电压传感器采集电阻RX 电压信号 电流信号和电压信号分别送给 500 科学界面 A 和 B 500 科学工作室界面采集的电流和电压为模拟量 计算机无法识别 需要通过模数 A D 转换 变换后的数 字信号通过 RS通信 将数字信号发送给计算机 PASCO 软件对数据处理 计算机屏幕上显示结果 3 2 1 电流测量电流测量 电流传感器采用外PASCO 提供的电流传感器采样电阻为 1000 额定电流为 2A 很容易烧断 电流传感器使用方便 但如果待测电阻较大， 灵敏度明显较小 因此 本实验电流传感器采用自定义方法 选择自定义采样电阻， 选择不同电阻以满足测量要求 电流传感器内部结构如图所示 25 2 Rg通过 电阻将电流转换为电压输出 接口 A B C 只识别电压信号 500 科学工作室接口的模拟通道 A 电流大小 即 可通过测量采样电阻两端的电压和采样电阻的电阻来确定g R V I 3 可以定制一个测量电流的电流传感器 ，以测量电路中的电流 C 图片 25 1I Rg 500 科学工作室界面电路 图片 25 2 电流传感器内部图片 3 2 电压测量电压测量 电压测量直接通过电压传感器 电压传感器收集的电压信号可接收 500 科学工作室模拟通道 B 或 C A 通道输入阻抗 2M B 和 C 输入阻抗为 2000M 4 教学内容教学内容 4 1 硬件连接硬件连接 1 25 1 连接线 特别注意电流或电压传感器梅花插头与插座的正确连接 连接线有箭头和 TOP 标志 标志应向上 不得强行插入 2 线详细检查正确后， 打开稳压电源 电压为 10V 500 型科学工作室接口 3 检查 500 型科学工作室接口 A B C 选择 模拟通道A 通道为电流接口 B C 通 道任选一个为电压传感器输入口 4 电流传感器接线柱有红和黑两色 电压传感器香蕉插头也有红和黑两色 分别代 表正极和负极 不要极性接反 否则 实验结果曲线不会在第一象限 4 2 软件操作软件操作 1 熟悉 PASCO 科学工作室实验系统的功能和使用方法 图片 25 3 2 接通 500 科学工作室接口电源开关 点击背面的计算机科学工作室 Science Workshop 图标 电脑进入自检过程 如果屏幕显示找不到接口 检查接口 电源指示灯绿灯是否亮或检查 RS232 串行口连接是否正常 按重试图标按钮 如果 自检通过 计算机屏幕，显示图 25 3 工作界面 系统进入 PASCO 科学工作室软件平台 V 负 滑动变阻器 正 Rg负 Rx 500 型接口 A 口 B 电脑 3 根据 电流和电压传感器硬件连接 将接口图标拉入 ABC 图标中 并选择传感器 窗口A 接口选用户自订传感器 B 或 C 接口选择电压传感器 图片 25 4 用户定制传感器 4 双击用户定制传感器图标 将系统默认电压改为电流 电流gg Max Max RR V I 10 mA 在高值数据框中填充 低值电压最大值 10V 低值为零 如图所示 25 4 表示 5 用鼠标点取图表 按右键不要放 在通道或传感器上显示数据曲线 在二 维坐标中显示图中显示 纵坐标A 通道 横坐标系统默认时间T 更改为 B 或 C 通道电压输入 4 3 数据采集数据采集 1 双击输入 REC 图标或主菜单实验的下拉菜单 记录 界面上有小光标闪烁 表示系统在数据采集中 匀速移动滑线变阻器触点 从最低点移动 B 到最高点 A 点击 停止图标 电脑屏幕将自动形成 I V 特性曲线 2 实验过程中 如果发现 I V 曲线或电流自定义错误 需要更改 数据 系统应在数据框中按顺序后按键盘 Delete 3 本实验分别接入三个待测电阻RX 形成三条曲线 用鼠标点击 Data 下拉菜单 选择三条数据曲线 4 点击图形显示最大化 三条直线的坐标系应为全屏 可以手动调整水平和垂直坐标比 即用鼠标点击坐标轴 在对话框中填写适当的值 或点击坐标自动匹配图标 5 点击图表设置小图标 写曲线名称 班级名称 学号 如图所示， 6 将实验结果分别存在于指定的网络共享文件夹中 文件名称 sws 用学号最后三位数 更换 检查正确后，打印结果 5 实验教学组织和教学要点实验教学组织和教学要点 1 教师在实验课开始前必须备课 熟悉仪器 并进行实际操作和数据测量 2 根据实验 制定教案 并进行数据处理 3 学生必须在课前预习 并写预习报告 4 实验前检查学生预习情况 教师抽查提问学生实验所需的知识要点 实验步骤 重要参数等掌握情况 5 根据提问情况 讲解实验原理和操作步骤 注重讲解其要点和难点 如何测量电阻 电阻安全特性 并线性拟合测量曲线 6 学生自主做实验 通电前教师检查学生接线状况 操作过程中有疑问的教师及时讲解和指导 6个实验教学的重点和难点。I V 直线拟合 曲线Curve fit 电阻伏安特性试验结果如下I V 120224年12424年12424年10224年1 23 Rg 97 99 Imax 102 05mA 测量表 1 电阻伏安特性实验数据R UA v UB v IA mA IB mA 线性拟合 a1 mA a2 mA V 1 0 67 7000 2022 21875 y a1 a2x 0 01435 33 13794 2 1271 821 164 856 01567 00275 3 583 550 989 5877 01308 6774 电流 电压极限误差 m 005 计算结果如表 2 和表 3 表 2 电阻伏安特性R AB AB II UU R m 3 V m UU BA UU 3 mA m UU BA II 1 318 9005 005005 0002900029 2 994 2005 0005 00029 00029 3 1452 1 005 0050005 0029 表 3 电阻伏安特性实验计算结果第二 电阻伏安特性实验计算结果R 2VUU A UU 2mAUU A II 22 I U U U E IU R REU RR 1 00041 000041 000700700853 19 0041 333333 60041 0041 022 22 22 2 200004100041 0000410008 2922 250041 250 70041 0041 0004100041001006 657 004100410 917E 2 0 318 9 R R 1 0 08E 8 0 994 2 R R 2 683 0 P 0 11E 2 1452 R R 1 9 实验结果检验方法实验结果检验方法 1 2点值是否尽可能远 2 1 拟合结果a2与电阻计算结果相比 相差是否大 10 课堂实验预览检查课堂实验预览检查问题 1 知识实验装置 介绍实验装置 2 实验测定的物理量 3 科学工作室 500 界面 A B C 如何识别不同物理量的信号 如何改变不同物理量 尝试示例说明 4 用户可以定制传感器 定义传感器 如何理解 用户定制传感器 5 测试比较电流传感器变电流传感器内部采样电阻 Rg 对电路和传感器采样有什么影响？
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