虚拟仿真物理实验

彭东青、徐恭勤、陈鑫耀,等

目录

  • 1 物理实验基本知识
    • 1.1 物理实验课程介绍
    • 1.2 误差与测量
    • 1.3 直接测量的结果表达
    • 1.4 间接测量的结果表达
    • 1.5 有效数字
    • 1.6 实验数据处理一般方法
    • 1.7 图示图解法
    • 1.8 逐差法与最小二乘法
    • 1.9 科技实验报告写作
    • 1.10 物理实验基本理论知识练习
    • 1.11 物理实验安全知识练习
  • 2 虚拟仿真物理实验指南
    • 2.1 虚拟仿真实验操作通知
    • 2.2 虚拟仿真实验软件下载安装
    • 2.3 虚拟仿真实验软件使用说明
    • 2.4 虚拟仿真实验须知
  • 3 基本物理量的测量
    • 3.1 《拉伸法测杨氏模量实验》
    • 3.2 预习测试
    • 3.3 线下实验指导
    • 3.4 虚拟仿真-拉伸法测定杨氏模量
    • 3.5 《三线摆法测刚体的转动惯量》
    • 3.6 预习测试
    • 3.7 线下实验指导
    • 3.8 虚拟仿真-三线摆法测转动惯量
    • 3.9 《扭摆法测定物体转动惯量》
    • 3.10 预习测试
    • 3.11 线下实验指导
  • 4 干涉测量系列实验
    • 4.1 《光的等厚干涉及应用》视频
    • 4.2 预习测试
    • 4.3 线下实验指导
    • 4.4 虚拟仿真-牛顿环干涉测微小量
    • 4.5 《迈克尔逊干涉仪测量光波长》
    • 4.6 预习测试
    • 4.7 线下实验指导
    • 4.8 虚拟仿真-迈克尔逊干涉仪
    • 4.9 《F-P多光束干涉实验》
    • 4.10 线下实验指导
    • 4.11 预习测试
  • 5 分光计系列实验
    • 5.1 《分光计调节与棱镜顶角测量》
    • 5.2 预习测试
    • 5.3 线下实验指导
    • 5.4 虚拟仿真-分光计实验
    • 5.5 《折射法测量棱镜折射率》
    • 5.6 预习测试
    • 5.7 线下实验指导
    • 5.8 《光栅衍射法测定光波长》
    • 5.9 预习测试
    • 5.10 线下实验指导
  • 6 示波器及应用系列实验
    • 6.1 《示波器的使用》
    • 6.2 预习测试
    • 6.3 线下实验指导
    • 6.4 虚拟仿真—示波器实验
    • 6.5 《磁性材料磁滞回线的测定》
    • 6.6 预习测试
    • 6.7 线下实验指导
    • 6.8 虚拟仿真-磁滞回线测量
    • 6.9 《 RC、RL电路暂态过程》
    • 6.10 预习测试
    • 6.11 线下实验指导
    • 6.12 虚拟仿真-交流谐振电路及介电常数测量
    • 6.13 《声速测量》
    • 6.14 预习测试
    • 6.15 虚拟仿真-声速测量
    • 6.16 数字示波器的使用
    • 6.17 预习测试
  • 7 计算机在物理实验的应用
    • 7.1 《应用计算机测定电阻的温度特性》
    • 7.2 预习测试
    • 7.3 线下实验指导
    • 7.4 虚拟仿真-热敏电阻温度特性研究实验
    • 7.5 《科学工作室与计算机数据采集》
    • 7.6 预习测试
    • 7.7 线下实验指导
    • 7.8 《应用计算机测量电阻伏安特性》
    • 7.9 预习测试
    • 7.10 线下实验指导
    • 7.11 《应用计算测定PN结正向电压温度特性》
    • 7.12 预习测试
    • 7.13 线下实验指导
  • 8 近代与综合实验
    • 8.1 实验27 光学图像识别实验
      • 8.1.1 实验27 光学图像识别练习题
      • 8.1.2 实验27 线下实验指导
      • 8.1.3 虚拟仿真-傅里叶光学实验
    • 8.2 《塞曼效应》
      • 8.2.1 预习测试
      • 8.2.2 线下实验指导
      • 8.2.3 虚拟仿真-塞曼效应
    • 8.3 《数字电桥实验1》
      • 8.3.1 预习测试
      • 8.3.2 线下实验指导
      • 8.3.3 虚拟仿真-直流电桥测量电阻
    • 8.4 《数字电桥实验2》
      • 8.4.1 预习测试
      • 8.4.2 线下实验指导
      • 8.4.3 虚拟仿真-双臂电桥测低电阻实验
    • 8.5 《拉曼光谱实验》
      • 8.5.1 预习测试
      • 8.5.2 线下实验指导
      • 8.5.3 虚拟仿真-拉曼光谱实验
    • 8.6 霍尔效应实验
      • 8.6.1 预习测试
      • 8.6.2 虚拟仿真-霍尔效应实验
    • 8.7 X射线实验
    • 8.8 预习测试
    • 8.9 线下实验指导
    • 8.10 虚拟仿真-X射线对矿盐的晶体结构及杂质检测
    • 8.11 《光栅单色仪实验》
    • 8.12 预习测试
    • 8.13 虚拟仿真-光栅单色仪
    • 8.14 数字多用表的使用
    • 8.15 预习测试
    • 8.16 线下实验指导
    • 8.17 《光电检测与信息处理》
    • 8.18 预习测试
    • 8.19 线下实验指导
    • 8.20 《法拉第效应实验》
    • 8.21 预习测试
    • 8.22 线下实验指导
    • 8.23 虚拟仿真-法拉第效应实验
    • 8.24 《光电效应实验》
    • 8.25 预习测试
    • 8.26 虚拟仿真-光电效应和普朗克常量的测定
    • 8.27 虚拟仿真—交流电桥
    • 8.28 虚拟仿真—光纤传感器实验
    • 8.29 实验19 可见光光源特性和光电池特性实验
      • 8.29.1 实验19指导书
      • 8.29.2 实验19练习题
    • 8.30 实验21  锁定放大器的使用
      • 8.30.1 实验21指导书
      • 8.30.2 实验21练习题
    • 8.31 实验22  用光学多道分析器研究氢原子光谱
      • 8.31.1 实验22指导书
      • 8.31.2 实验22练习题
    • 8.32 实验23 法布理—珀罗干涉实验
      • 8.32.1 实验23 指导书
      • 8.32.2 实验23 练习题
      • 8.32.3 实验23 实验视频
    • 8.33 实验24 干涉法测量空气折射率
      • 8.33.1 实验24 指导书
      • 8.33.2 实验24 练习题
    • 8.34 实验26 核磁共振
      • 8.34.1 实验26 核磁共振;指导书
      • 8.34.2 实验26练习题
虚拟仿真-交流谐振电路及介电常数测量


交流谐振电路及介电常数测量

实验重点、难点:

1.掌握R,L,C交流阻抗表达方法

2.熟练搭接串联和并联谐振电路

3.掌握测量谐振曲线的方法

4.掌握谐振时R,L,C上电压,电流和相位的变化与关系

5.理解频带与Q值的关系

1.测量串联电路谐振曲线

(1)启动实验程序,进入实验窗口,如下图所示。

(串联电路谐振曲线场景图)

(2)调节示波器

打开示波器窗体。点击开关按钮,打开示波器电源。调节辉度旋钮、聚焦旋钮,并将校准信号接入示波器,分别对示波器CH1通道和CH2通道进行校准。

(示波器校准界面图)

(3)按照实验原理图进行线路连接

(串联电路连线图)

连线方法:

a.鼠标移动到仪器的接线柱上,按下鼠标左键不放。

b.移动鼠标到目标接线柱上

c.松开鼠标左键,即完成一条连线

(4)连好电路后,调节合适的R、L、C的值,根据公式计算电路发生谐振时对应的理论频率值

(串联电路仪器状态图)

(5)打开信号发生器的电源,调节信号发生器的频率,使信号发生器的输出频率逐渐靠近于计算出的理论值

,可在

附近多选几个点进行测量,而在远离

处则可测得稀一些,观测谐振曲线,并记录不同频率时电阻上对应的电压值。

(串联电路曲线图)

(6)最终信号发生器调节到电路实际发生谐振时的频率,示波器对应显示的波形如下,并记录下实际谐振频率值。

(串联电路谐振曲线图)

2.测量并联电路谐振曲线

(1)在实验内容栏中选择“并联电路的谐振曲线”,在弹出的提示框中选择“是”,进入测量并联电路的谐振曲线实验内容部分。

(2)调节示波器

打开示波器窗体。点击开关按钮,打开示波器电源。调节辉度旋钮、聚焦旋钮,并将校准信号接入示波器,分别对示波器CH1通道和CH2通道进行校准。

(示波器校准图)

(3)按照并联谐振实验原理图进行线路连接

(并联电路连线图)

(4)连好电路后,调节合适的R1、R2、L、C的值,根据公式计算电路发生谐振时对应的理论频率值

。调节信号发生器的频率,使信号发生器的输出频率逐渐靠近于计算出的理论值

,可在

附近多选几个点进行测量,而在远离

处则可测得稀一些,观测谐振曲线,并记录不同频率时电阻R2与电容箱两端上对应的电压值。

(并联电路曲线图)

(5)最终信号发生器调节到电路实际发生谐振时的频率,示波器对应显示的波形如下,并记录下实际谐振频率值。

(并联电路谐振曲线图)

3.利用RLC串联电路测介电常数

(1)在实验内容栏中选择“利用RLC串联电路测介电常数”,在弹出的提示框中选择“是”,进入测量并联电路的谐振曲线实验内容部分。

(2)调节示波器

打开示波器窗体。点击开关按钮,打开示波器电源。调节辉度旋钮、聚焦旋钮,并将校准信号接入示波器,分别对示波器CH1通道和CH2通道进行校准。

(示波器校准图)

(3)按照RLC串联电路测介电常数实验原理图进行线路连接

(RLC串联电路测介电常数连线图)

(4)调节R、L、C仪器,首先选择电介质为空气进行测量。

(RLC串联电路测介电常数调节仪器状态)

(5)调节信号发生器的频率,观测并记录电路谐振时示波器的波形以及信号发生器所对应的频率值。

(RLC串联电路测介电常数谐振曲线图)

(6)保持电阻箱R1和电感L值不变,选择“液体测量电极”中的电容介质为为任意一种液体(比如水)介质再次进行测量。

(选择液体介质图)

(7)重新调节信号发生器的频率,观测并记录电路谐振时示波器的波形以及信号发生器所对应的频率值。

(电路谐振时,示波器对应波形图)

(8)最终根据已知数据求出液体的介电常数以及相对介电常数。