实验25应用计算机测量电阻伏安特性.
大学物理实验教案
实验名称：应用计算机测量电阻伏安特性
1 目的
1)熟悉PASCO软件环境科学工作室；
2)了解数据采集原理，了解500性接口线路连接方法；
3)掌握传感器用户的自定义方法。
2 实验仪器
一台计算机，500型科学工作室接口，电压传感器，直流电源DF1730SL3A一个滑动变阻器，一个测试板
3 实验原理
3.1 实验原理
电子器件的伏安特性表述器件的电流与器件两端电压的关系，有了对电子器件的伏安特性的透彻了解，对器件的应用研究具有重要意义。如果一个电子器件为电阻器件，其特性为线性的且满足欧姆定理，即流过电阻R的电流I与电阻R两端电压V成正比，与电阻的阻值成反比，关系式为
(1)
根据(1)类型，可以测量电阻值。如果测量了电阻的伏安特性，则在曲线上取两点A和B，如果相应的坐标分别为A(UA、IA)和B(UB、IB)，因为是线性的，所以有
(2)
电阻的电阻值可根据(2)型确定。
3.2 实验方法
在PASCO计算机用于测量科学工作室实验系统，测量电路如图25-1所示。由稳压电源和滑动变阻器组成的分压电路B在A的移动过程中，C、B电流传感器采集电路中的电流信号，电压传感器采集待测电阻RX两端的电压信号、电流信号和电压信号分别500科学界面A和B。500型科学工作室接口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转换后的数字信号通过RS232串行口与计算机通信，将数字信号发送给计算机，PASCO在计算机屏幕上显示数据处理的软件。
3.2.1 电流测量
电流传感器采用外接方式，PASCO电流传感器采样电阻为1.000Ω(此电阻额定电流为2A，易烧)。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，可根据实验需要选择不同的电阻值，以满足测量要求。如图25-2所示，电流传感器的内部结构。Rg采样电阻将电流转换为电压输出(注:接口A、B、C500型科学工作室接口的模拟通道只识别电压信号)A。
电流大小可以通过测量采样电阻两端的电压和采样电阻的电阻来确定，即
(3)
根据(3)类型，可以定制测量电流的电流传感器来测量电路中的电流。
A
C
_
_ Rx
B
_
图25-1 计算机测定电阻特性的示意图
I Rg 500型科学工作室接口电路
-
图 25-2 电流传感器内部图
3.2.2 电压测量
电压测量直接用电压传感器。实验中电压传感器采集到的电压信号可以接到500型科学工作室模拟通道B或C(A通道输入阻抗为2MΩ，BC输入阻抗为2000MΩ)。
4 教学内容
4.1 硬件连接
1) 按图25-1连接线路，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，不得强行插入错位。
2) 只有在线路详细检查正确后，才能打开稳压电源(电压为10V)，以免烧坏500型科学工作室的接口。
3) 检查500型科学工作室的接口A、B、C模拟通道, 选A通道为电流接口，B、C选择电压传感器输入口的通道。
4) 电流传感器的接线柱有红色和黑色，电压传感器的香蕉插头也有红色和黑色，分别代表正极和负极。否则，实验结果的曲线不会在第一象限。
4.2 软件操作
1) 熟悉PASCO(图25-3)科学工作室实验系统的功能和使用方法
2) 点击计算机科学工作室接口电源开关（背面）Science Workshop计算机进入自检过程