电磁学试验教学大纲物理与电子科学学院楚雄师范学院.docx
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电磁学试验教学大纲物理与电子科学学院楚雄师范学院
楚雄师范学院
课程教学大纲
物理学专业
电磁学实验
物理与电子科学系
2008年2月
楚雄师范学院物理与电子科学系
物理学专业电磁学实验课程基本信息
课程代码：
课程中文名称：
电磁学实验
课程英文名称：
课程性质：
必修课
使用专业：
物理学
开课学期：
二年级
总学时：
50学时
总学分：
2学分
预修课程：
高等数学
教材名称：
大学物理实验——电磁学部分
参考书：
1、谢行恕康士秀霍剑青主编《大学物理实验》，高等教育出版社2001年6月。
2、万纯娣王永新万春华等编《普通物理实验》南京大学出版社2000年第三版。
3、袁冬媛徐富新主编《大学物理实验教程》中南大学出版社2002年8月第二版。
4、陆廷济胡德敬陈铭南主编《物理实验教程》同济大学出版社2000年。
9月。
5、杨述武主编《普通物理实验》高等教育出版社2002年5月第三版。
课程简介：
电磁学实验是物理学本科专业开设的一门重要的基础课，是理工科学生的一门必修课，在大学基础教育中占有重要地位。
电磁学实验学生学习和研究物理学的基础，是为了培养物理专业学生运用电磁学基本仪器对相关电磁学物理量进行测量技能训练的必修课，在学生将来的工作中有很广泛的应用，它与电磁学理论和电子技术课程有非常紧密的联系、是现代科学科学技术的基础。
电磁学实验基本知识、基本技能等内容，通过本课程的学习，使学生较系统地掌握电磁学实验的基本理论、基本的实验技能，培养学生动手能力和创新能力、分析问题、解决问题的能力。
楚雄师范学院物理与电子科学系
物理学专业《电磁学实验》课程教学大纲
一．概述
1、课程的目的和任务
电磁学实验是继力学实验和热学实验之后开设的基础物理实验课程，是物理学专业的专业基础课。
电磁学实验内容主要包括：
电场和磁场的描述；直流电路，交流电路；非电量与电量之间的转换；带电粒子在磁场中的运动；不确定度理论等内容。
开设电磁学实验课的目的，一方面是使学生较系统地掌握电磁学实验基本仪器的使用方法；培养学生实验基本技能；另一方面是通过实验培养学生的科学态度、科学方法和科学精神。
电磁学实验课的任务是：
通过本课程的教学，使学生对实验科学中讲究客观真实的要求有一定的认识，具有应用常规电磁学学实验仪器进行实验观测的能力，能正确理解不确定度概念，能初步计算A类不确定度和进行数据处理。
具有设计简单实验方案的能力。
2、课程的基本要求
通过理论课教学，使学生初步熟悉有关的不确定理论。
数据处理方法，如直接测量物理量测量值的数据处理；用不确定度传递理论计算间接测量量的不确定度；不确定度估计和最小二乘法；知道电磁学实验基本仪器基本知识及电磁学实验注意事项等。
通过实验教学，使学生加深对静电场和稳恒磁场分布规律的认识；掌握电流、电压、电阻、电动势和磁感应强度等基本量的测量方法；熟练地使用电流表、电压表、电桥、电位差计、检流计、标准电池、标准电容、标准电感、电阻箱等基本测量仪器与仪表，学会用信号发生器、毫伏表进行测量，用示波器观察电信号的波形及进行有关量的测量；能初步分析实验中存在的不确定度，并能计算A类不确定；能用不确定传递公式计算间接测量量的不确定；会用列表法、逐差法、作图法和最小二乘法处理数据。
通过综合性设计性实验教学，使学生了解设计实验方案的基本方法。
实验分组为2人一组。
3、课程的学时安排
总学分：
学分
大纲共列出15个实验，（实际做实验14个）实验时每周6学时（预习1学时，实习3学时，分两大组）
每组总学时：
46学时（理论4学时实验42学时）
4、授课对象
物理与电子科学系物理学（师范类）本科专业
5、先修课程
力学实验和热学实验、电磁学。
二．课程内容与学时分配
第一篇．测量的不确定度和数据处理（4学时）
1、测量的不确定度
2、常用的数据处理方法。
要求：
（1）理解不确定度概念；知道不确定度的类型。
（2）会计算不确定度；
（3）会运用常用的数据处理方法处理数据。
实验一、用稳恒电流场模拟静电场
目的：
用模拟法研究静电场；会使用CE—N静电场描绘仪。
内容：
1、描绘无限长同轴圆柱之间的电场的等势线；
2、练习运用线性回归法处理数据。
主要仪器：
CE—N静电场描绘仪、探针、游标卡尺、滑线变阻器、钢尺、复写纸、纸、圆规（自备）
实验二用伏安法测电阻
目的：
理解分压电路。
掌握分压器的使用方法；掌握在测量对象为低电阻和高电阻时电压表的两种接法。
练习计算A类不确定度。
练习应用列表法和作图法处理数据。
了解二极管的伏安特性。
会选择、使用电压表和电流表。
内容：
1、用伏安法测两只不同电阻的电阻值；
2、测量一只二极管的伏安特性。
主要仪器：
直流电源U=0～30V、滑线变阻器240Ω、电压表A:
1.5V—3.V—7.5V（1.5Ω3Ω7.5Ω）、B:
15V30V75V用来测量高电阻或二极管反向伏安特性曲线。
毫安表25mA——50mA——100mA内阻数量级、微安表（100μA、R=1900Ω）、万用表（自备）、
实验三、用直流（惠斯登）电桥测电阻
目的：
掌握用直流电桥测电阻的原理和方法；掌握用箱式单电桥测电阻的方法；理解电桥的灵敏度概念。
内容：
1、用直流电桥测量两只不同电阻的电阻值；
2、用QJ23型直流电阻电桥测量四只不同电阻的电阻值；
主要仪器：
滑线式单电桥、QJ23型直流电阻电桥、直流电源、电阻箱、滑线变阻器、检流计（指针式）、待测电阻四只、开关、导线等
实验四、灵敏电流计特性的研究
目的：
了解灵敏电流计的基本结构和工作原理；掌握灵敏电流计和标准电阻的正确使用方法；理解灵敏电流计线圈的三种阻尼运动．掌握测量灵敏电流计内阻RG和灵敏度SI的方法．
内容：
1、观察判断灵敏电流计线圈的三种阻尼运动状态；
2、测量灵敏电流计内阻RG和灵敏度SI；
3、用线性回归法处理数据。
主要仪器：
灵敏电流计——AC15/6型直流复射式灵敏电流计、直流电源、电阻箱、标准电阻1Ω、滑线变阻器、直流电压表、单刀双掷开关、双刀双掷换向开关等
实验五、用板式电位差计测量电池的电动势和内电阻
目的：
理解补偿法则的原理；掌握电位差计的结构和使用方法；
内容：
用板式电位差计测量电池的电动势和内电阻
主要仪器：
11线板式电位差计、直流稳压电源、标准电池、检流计、滑线变阻器100Ω（粗调）、17Ω（细调）、电阻箱99999.9Ω、待测电池、单刀双掷2只、双刀双掷1只、导线。
实验六、简易万用表的制作
目的：
了解磁电式表的基本结构；掌电表扩大量程的原理和方法；掌握电表的校准方法。
学会焊接和组装简易万用表的方法。
内容：
1、将量程为100μA的微安表改装成量程为20mA的电流表并进行较准；
2、将量程为100μA的微安表改装成量程为3V的电压表并进行较准；
3、组装成一只量程为20mA和3V的简易万用表。
主要仪器：
量程为100μA的微安表、量程为25mA的标准电流表（0.5级）、量程为3V标准电压表（0.5级）、直流稳压电源电阻箱、滑线变阻器、开关、导线、波段开关、焊锡、电烙铁，等
实验七 用双臂电桥测低电阻
目的：
理解用双臂电桥测量低电阻的原理。
掌握用双臂电桥测量低电阻的方法。
掌握测量金属棒电阻率的方法。
内容：
1、用双臂电桥测量三根金属棒的电阻，进而测量出三根金属棒的电阻率；
主要仪器：
SB-82型滑线式直流双臂电桥、箱式双电桥、直流电源、滑线变阻器、检流计、游标卡尺、毫米刻度尺、待测圆柱形金属棒3根等
实验八、磁场的描绘
目的：
理解感应法测磁场的原理；掌握用感应法研究磁场的方法；掌握晶体管毫伏表和函数信号发生器的使用方法。
内容：
1、描绘圆电流磁场的磁感应线；
2、研究圆电流轴向磁场的分布；
3、描绘亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。
主要仪器：
亥姆霍兹线圈、晶体管毫伏表、函数信号发生器、纸、复写纸、胶布、滑线变阻器、交流毫安表；
实验九、示波器的使用
目的：
了解示波器的结构和工作原理，掌握示波器的作用和使用方法；掌握信号发生器的使用方法；
内容：
1、用示波器观察方波、锯齿波、正弦波的波形；
2、测量正弦波的UP—P电压值和频率（周期）。
3、测量电池的电压。
主要仪器：
函数信号发生器、二踪示波器
实验十、交流电的测量
目的：
掌握用示波器测量频率的方法（用利萨如图形法）；掌握用示波器测量正弦信号相位差的方法（用利萨如图形法）。
用示波器观察二极管的伏安特性曲线。
内容：
1、用示波器测量正弦信号的频率和相位差（用利萨如图形法）；
2、用示波器测量RC电路的相频特性。
3、用示波器观察二极管的伏安特性曲线。
主要仪器：
示波器、多用信号发生器、函数信号发生器、二极管、电容箱、电阻箱
实验十一交流电桥
目的：
了解交流电桥的原理和作用；掌握交流电桥的平衡条件及调节平衡的方法。
内容：
1、用自组交流电桥测量电感的值。
2、用自组交流电桥测量电容的值。
主要仪器：
低频信号发生器、真空管毫伏表（或二踪示波器）、电阻箱（三只）、电容箱、标准电感、待测电容、电感等。
实验十二、霍耳效应及其运用
目的：
了解霍耳效应及霍耳元件有关参数；理解霍耳电压VH与工作电流I的关系；掌握用霍耳效应测量磁感应强度B及其分布的方法；
内容：
1、测量霍耳元件的霍耳电压VH与工作电流I的关系曲线；
2、应用霍耳效应测量VH——IM（励磁电流）之间的关系；
3、应用霍耳效应测量磁感应强度B及其分布。
主要仪器：
ZKY—HS霍尔效应实验仪、ZKY——HC霍尔效应测试仪、导线
实验十三、LRC电路谐振特性研究
目的：
掌握LRC幅频特性的测量方法；理解LRC串联电路谐振特性；理解LRC并联电路谐振特性；了解Q值的物理意义，掌握Q值的测量方法。
内容：
1、测量和研究LRC串联电路的幅频特性曲线；
2、测量和研究LRC并联电路的幅频特性曲线；
主要仪器：
YB1602函数信号发生器、YB2172晶体管毫伏表、标准电感、电阻箱、电容箱。
实验十四、LRC串联电路暂态过程的研究
目的：
了解RC、RL、RLC串联电路的暂态特性；掌握用示波器观察RC、RL、RLC串联电路的暂态特性的方法。
内容：
1、研究RC串联电路的暂态特性；
2、研究RL串联电路的暂态特性；
3、研究RLC串联电路的暂态特性；
主要仪器：
二踪示波器、函数信号发生器、标准自感、电阻箱、电容箱、Q头
*实验十六、设计性实验
选做期中一个
实验民族乐器声学特性与音律的观测研究
实验半导体温度计的设计
实验电阻测量优化研究
四．实验课程内容和学时分配
序号
实验名称
实验内容
每组
人数
学时
实验
类型
实验
要求
开设
学期
备注
测量的不确定度和数据处理
测量的不确定度和数据处理
电磁学实验预备知识
全班
4
1
用稳恒电流场模拟静电场
1、用电流场模拟静电场的原理和方法；
2、初步学会用线性回归法处理数据。
2
3
基础
必做
三
实验报告
2
伏安法测电阻
1、用伏安法测量低电阻和高电阻的阻值；2、用伏安法测量二极管的伏安特性。
2
3
基础
必做
三
实验报告
3
用直流电桥测量电阻
1、用直流电桥测电阻；
2、用箱式电桥测电阻；
3、指针式检流计的使用方法。
2
3
基础
必做
三
实验报告
4
灵敏电流计特性的研究
1、灵敏电流计使用方法；
2、标准电阻的正确使用方法；
3、测量灵敏电流计内阻RG和灵敏度SI的方法；
2
3
基础
必做
三
实验报告
5
用板式电位差计测量电池的电动势和内电阻
1、标准电池的使用方法；
2、用板式电位差计测量电池的电动势和内电阻；
2
3
基础
必做
三
实验报告
6
双臂电桥测低电阻
1、用双电桥测低电阻；
2、测量金属电阻率；
2
3
基础
必做
三
实验报告
7
磁场的描绘
1、感应法描绘磁场；
2、低率信号发生器或函数信号发生器使用；
3、毫伏表使用；
2
3
基础
必做
三
实验报告
8
示波器的使用
1、示波器使用；
2、信号发生器的使用；
3、用示波器观察方波、锯齿波、正弦波波形；
4、用示波器测量正弦波的UP—P电压值；
5、用示波器测量正弦波的频率（周期）；
2
3
基础
必做
三
实验报告
9
RLC电路的相频特性研究
1、用示波器测量频率；
2、用示波器测量正弦信号相位差（用利萨如图形）。
2
3
基础
必做
三
实验报告
10
交流电桥
1、用自组交流电桥测量电感值；
2、用自组交流电桥测量电容的值。
2
3
基础
必做
三
实验报告
11
简易万用电表的制作
1、半偏法测量电表的内阻和量程；
2、电流表扩大量程；
3、电表的校准方法。
4、电压表扩大量程；
2
3
综合
必做
三
实验报告
12
霍耳效应
1、用霍耳效应测量磁感应强度B；
2、霍耳电压VH与工作电流I的关系；
3、用霍耳效应测VH——IM（励磁电流）之间的关系；
2
3
综合
必做
三
实验报告
13
LRC电路谐振特性研究
1、LRC串联电路电流的幅频特性的测量；
2、LRC并联电路电流的幅频特性的测量；
2
3
基础
必做
三
实验报告
14
LRC串联电路暂态过程的研究
1、用示波器观察绘制RC暂态特性曲线；
2、用示波器测量RC暂态电路的τ值；
3、用示波器观察绘制RL暂态特性曲线；
4、用示波器测量RL暂态电路的τ值；
5、用示波器观察绘制RLC暂态特性曲线；
6、用示波器测量RLC暂态电路的ω、α值；
2
3
基础
必做
三
实验报告
三．考核方式
本课程考核方式采用百分制，平时成绩30%；写实验论文20%；期末考试50%（其中理论考试20%；操作考核30%）
四．教材
自编教材
五．主要参考书
6、谢行恕康士秀霍剑青主编《大学物理实验》，高等教育出版社2001年6月。
7、万纯娣王永新万春华等编《普通物理实验》南京大学出版社2000年第三版。
8、袁冬媛徐富新主编《大学物理实验教程》中南大学出版社2002年8月第2版。
9、陆廷济胡德敬陈铭南主编《物理实验教程》同济大学出版社2000年。
9月。
10、杨述武主编《普通物理实验》高等教育出版社2002年5月第3版。
撰稿人：
沙育年审稿人：
《电磁学实验》课程教学要求细目
教材自编《大学物理实验》（电磁学部分）
要求
内容
了解
理解
掌握
测量的不确定度和数据处理
●电磁学实验操作规程；
●测量的概念和常用概念；
●仪器的精确度等级；
●不确定度的类型。
⏹不确定度概念；
⏹不确定度的传递与合成；
⏹最小二乘法应用于线性回归。
1、A类不确定度的计算；
2、常用的数据处理方法处理数据。
实验一、
●模拟法适用的条件
●电压表直读法；电位差距指零法；等臂定位装置等静电场描绘方法和装置；
⏹用电流场模拟静电场的原理和方法；
⏹初步学会用线性回归法处理数据。
1、静电场等位仪的使用方法；
2、列表法处理数据；
3、同轴圆柱之间的电电流场等势线的描绘；
4、初步运用线性回归法处理数据。
实验二、
●二极管的伏安特性。
●电表的接入误差；
⏹分压电路的联接、用途和使用方法；；
⏹电压表、电流表的选择和使用方法；
⏹电路联结方法；
⏹测量对象为低电阻和高电阻时电压表的两种接法。
⏹系统误差
1、伏安法测电阻的方法；
2、A类不确定度的计算；
3、列表法和作图法处理数据。
4、直流稳压电源的使用方法。
实验三、
●互易法消除系统误差的方法；
⏹电桥灵敏度；
⏹分压电路的联接、用途和使用方法；
i.用直流电桥测电阻的原理和方法；
ii.用箱式电桥测电阻的方法；
iii.指针式检流计的使用方法。
实验四、
●电流计线圈的三种阻尼运动状态；
●灵敏电流计的基本结构和工作原理；
●二次分压电路原理；
●
⏹灵敏电流计内阻RG；
⏹灵敏电流计的灵敏度SI；
⏹换向开关。
1、灵敏电流计使用方法；
i.标准电阻的正确使用方法；
2、用线性回归法处理数据。
3、测量灵敏电流计内阻RG和灵敏度SI的方法；
4、
要求
内容
了解
理解
掌握
实验五、
●补偿法测的原理；
●标准电池的维护。
⏹电位差计的原理；
⏹不确定传递公式的应用。
1、板式电位差计使用方法；
2、标准电池的使用方法；
3、用板式电位差计测量电池的电动势和内电阻；
实验六、
●磁电式电表的基本结构和原理；
●电表的级别规定。
⏹电流表的级别确定方法；
⏹焊接和组装简易万用表的方法。
1、半偏法测量电表的内阻和量程；
2、电流表扩大量程的原理和方法；
3、电流表的校准方法。
4、电压表扩大量程的原理和方法；
5、电流表的校准曲线；
6、电流表的校准曲线；
实验七、
●四端钮元件的优点；
●电阻的分类。
⏹用双电桥测电阻的原理：
⏹误差传递公式计算平均值的标准误差。
1、用双电桥测低电阻的方法；
2、测量金属电阻率的方法；
3、指针式检流计的使用方法。
实验八、
●亥姆霍兹线圈；
●通电亥姆霍兹线圈的磁场分布规律。
⏹感应法测磁场的原理；
⏹圆电流轴向磁场的分布；
⏹通电亥姆霍兹线圈中的磁场均匀区。
1、感应法描绘磁场的方法；
2、低率信号发生器或函数信号发生器使用方法；
3、毫伏表使用方法；
4、作图法和列表法处理数据；
实验九、
●二踪示波器的结构和工作原理，
●示波器的维护；
●Q头的结构。
⏹二踪示波器的作用和使用方法；
⏹Q头的使用方法。
⏹直流电压的测量；
1、示波器的作用和使用方法；
2、信号发生器的使用方法；
3、用示波器观察方波、锯齿波、正弦波波形的方法；
4、用示波器测量正弦波的UP—P电压值的方法；
5、用示波器测量正弦波的频率（周期）的方法；
6、
要求
内容
了解
理解
掌握
实验十、
●示波器二极管的伏安特性曲线；
●电容箱的结构；
●交直流两用电阻箱；
●标准电感；
●相频特性。
⏹电容箱的使用方法；
⏹示波器的X-Y叠加法；
⏹示波器各个旋钮的作用和使用方法；
7、用示波器测量频率（用利萨如图形）的方法；
8、用示波器测量正弦信号相位差（用利萨如图形）的方法。
9、
10、
实验
十一、
●交流电桥的原理；
●交流电桥的特点；
●电容的特性；
⏹交流电桥的作用；
⏹交流电桥的平衡条件；
⏹用自组交流电桥测量电感值的方法。
11、交流电桥调节平衡的方法。
12、用自组交流电桥测量电容的值。
实验
十二、
●霍耳效应；
●霍耳元件有关参数；
●霍耳元件的作用；
⏹霍耳电压VH与工作电流I的关系；
⏹用霍耳效应测量磁感应强度B的原理；
⏹用霍耳效应测VH—IH（励磁电流）之间关系的原理；
⏹
13、用霍耳效应测量磁感应强度B的方法；
14、霍耳电压VH与工作电流I的关系的方法；
15、用霍耳效应测VH——IM（励磁电流）之间的关系的方法；
实验
十三、
●谐振概念；
●Q值概念；
●Q值的物理意义；
●谐振频率f0；
●通频带△f；
●幅频特性。
⏹LRC串联电路谐振特性；
⏹LRC并联电路谐振特性；
⏹谐振频率；
⏹谐振频率的确定。
和曲线，
16、LRC串联电路电流的幅频特性的测量方法；
17、绘LRC串联电路I——f幅频特性曲线；
18、测LRC串联电路谐振频率f0、△f；Q值；
19、LRC并联电路电压的幅频特性的测量方法；
20、绘LRC并联电路U—f的幅频特性曲线；
21、测LRC并联电路谐振频率f0、△f；Q值；
实验
十四、
●过阻尼；
●临界阻尼；
●欠阻尼
⏹τ值；
⏹RC串联电路的暂态特性；
⏹RL、串联电路的暂态特性；
⏹RLC串联电路的暂态特性；
22、用示波器观察绘制RC暂态特性曲线；
23、用示波器测量RC暂态电路的τ值；
24、用示波器观察绘制RL暂态特性曲线；
25、用示波器测量RL暂态电路的τ值；
26、用示波器观察绘制RLC暂态特性曲线；
27、用示波器测量RLC暂态电路的ω、α值；
要求
内容
了解
理解
掌握
*实验
十五、
●实验设计的方法：
⏹设计实验的过程；
⏹设计实验的要求；
28、写出所设计实验方案；
29、进行实验观测；
30、写出实验结论或论文；
说明：
电磁学实验除不确定度理论外，最低应做14个实验，设计性实验（3课时无法完成）应另行开设，也可用实验室开放实验进行。
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