测功率实验

测功率实验（精选4篇）

测功率实验 篇1

摘要：在初中物理三年级中关于电学知识的部分涉及的比例非常重,而且关于电学的实验也十分重要,其中关于伏安法测电阻电阻和测功率由于涉及的知识重点多且零碎,可以在日常中考查的题型知识也非常广泛,因此在各个地区的物理考试试卷中常常出现,学生往往会因为无法正确区分这两个实验之间的异同点导致混乱,最后做错题目,在这个知识点失分也影响了学生对物理电学的信心,因此在复习这两个实验时应该采取怎样的方法才能取得良好的效果?文章针对这一问题从几方面进行描述。

关键词：初中物理,伏安法,测电阻实验,测功率实验

一、先从测电阻和测电压两个实验之间的不同点入手

正如小标题所讲, 如果学生要掌握好这两个实验的相关知识点, 就一定要先从测电阻和测电压这两个实验之间的不同点入手,将他们关于伏安法实验的知识面扩展开,引导他们主动探求二者的异同点,将思维发散,通过一些方式的引导让他们自主发现这两个实验之间的本质区别。

第一,两个实验的最终目的不同。正如实验名称所讲,伏安法测电阻是通过基础实验让学生了解并学会使用电压表和电流表,通过学会使用这两个仪器,读懂参数从而求出电阻器上的电阻。然而,伏安法在测量功率时,尽管所用仪器相同,但最终目的是在通过电流表和电压表的数据算出小灯泡的功率。因此二者目的不同, 在一开始看到题目时就应该理清思路,避免因为知识点混淆而做错题目。

第二,这两个实验在实际原理上存在差异。在利用伏安法测量电阻的实验中,是通过测出用电器上的电压和电流,从而根据公式算出电阻,而在利用伏安法测出功率的试验中,尽管同样是利用电流表和电压表测得电压和电流, 却是根据P=UI算出最终功率, 所以可以明确看出两个实验在彼此的实验原理上也存在不同点。

第三,伏安法测电阻和测功率之间的意义不同。在利用伏安法测量电阻的实验中, 老师会告诉各位实验的同学一般是可以通过估算电阻大小判定电源的大小和电表的大小的,当估计的电阻值较大时,如果选择了较小的电源值,则会导致电流值太小,电流表偏转十分微弱而读的数字存在较大误差,测出的电流值也会不够精准,所以,估计不同的电阻值大小选择电源大小和电表大小,具有非常重要的意义。而在利用伏安法测算功率的实验中,一般采用小灯泡作为实验主体,这时候通常的实验步骤是以小灯泡的额定电压和额定功率作为主要依据,以此选定合适的电源和电流表,避免因为盲目使用电流表和电压表的大小,导致实验器材的损害,对自身造成一定影响。

第四,对滑动变阻器的调控范围要求不一致。在伏安法测量电阻的实验中,为了能够精准读出电流表上的数据同时不对电流表产生一定影响,要求对滑动变阻器的拨片可以调节在任意不同的三个位置,并通过这样的方式测出三组电压和电流值。而在伏安法测量功率的实验中,则要根据实验所给的小灯泡的额定电压将滑动变阻器的拨片分别处在大于,等于和小于小灯泡的额定电压的三种方式, 以此测得数据,得出结论。

第五,两个实验最终的出完全不同的结论。利用伏安法测量电阻中,通过实验我们可以知道,电阻是一种仅仅关于导体本身的特性, 而电阻的数值大小等于导体两端的电压除以该导体的电流值。而在利用伏安法测量功率的试验中我们可以求得,小灯泡的实际电压大于其额定的电压,同时小灯泡的实际功率也会大于其额定功率。并且尽管两个实验在彼此的实验过程中尽管都会进行三次有效实验,但是不同的是,伏安法在测电阻时进行三次实验,目的是缩小测量存在的误差,得到最终电阻的平均值。而伏安法在测量功率时同样进行了三次实验, 却仅仅只是为了测得小灯泡在三个不同的电压下所得出的真正功率。

二、伏安法测电阻和测功率存在的相同点

在上述中比较了两个实验存在的不同点, 为了更好地区分这两个实验,还需要对两个实验的相同点进行一定分析,避免知识点的混淆。

1.这两个实验所用的实验器材基本相同 , 测电阻和测功率的实验中主体都是利用电流表和电压表, 唯一的细微不同点在于测电阻采用电阻而功率实验中将电阻改成了小灯泡。

2.这两个实验最终得出的实验结果图非常相似 。

3.滑动变阻器使用意义相同 , 目的都在于起一定的限流作用。

4.测的数据相同 ,都是通过电流表和电压表测得电流值和电压值,不同点在于计算公式的不同导致最后得出不同结论。

三、学生该如何避免知识混淆

通过时不时地复习这两个相似实验之间经常考查到的知识点,有助于学生混淆知识点,通过在实验过程中对两个实验的设计电路的差异和如何使用电流表和电压表的量程问题,可以让学生充分了解到二者的差异,分清这两个实验。

四、结语

在整个初中物理的学习过程中,初三物理知识尤为重要,而这两个实验对学生造成的影响也不小, 在初三最后的物理专题复习中, 老师可以通过将这两个实验放在一起复习、对比,让学生通过对照比较,深刻认识两个实验之间的异同点,更好地进行记忆和知识点的完善。

测功率实验 篇2

唐山市第十六中学 白丽敏

一、设计思想

《测定小灯泡电功率》实验题将欧姆定律、串联电路特点及电功率三个电学重点知识应用于一体，综合性强、文字表述多，学生深感困惑，答题准确率不高。为帮助学生更好的理解并掌握解决此类问题的基本方法，对此内容进行一次专题复习。本节课的主要教学任务是：通过对《测定小灯泡电功率》较典型例题的解答，提炼解决这类综合题一般的解题方法和思路，帮助学生进一步建构电学知识结构，感悟解题方法，提高解决问题的能力。

二、教学目标

1、掌握测定小灯泡电功率实验原理。

2、熟练运用欧姆定律、串联电路特点等知识解决电路问题。

3、经历讨论、交流、和尝试解题的过程，认识科学推理的基本方法，感受成功的喜悦。

三、教学重点、难点：《测定小灯泡电功率》综合题解题基本方法的归纳和总结。

四、教学方法：讲授法、讨论法

五、教学过程

（一）复习《测小灯泡电功率》实验

1、实验原理:P=UI

2、电路图：

3、实物图：找学生参与连接

4、常见考点：（1）电压表量程的选择：已知额定电压

（2）电流表量程的选择：已知额定电压，再给电阻或者额定功率大约值

（3）连线：滑动变阻器选择一上一下两个接线柱，电压表、电流表正负接线柱不能接反（4）故障分析

（二）典型题型

例、如图所示是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图。已知定值电阻Ro=15，滑动 变阻器R(20 1A)，电源电压为18V，小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W。（1）请用笔画线代替导线将实物图补充完整。（接下来完成练习1、2、3）

例

（2）：故障分析的几种情况：

①闭合开关后发现电压表反偏，原因是：。②闭合开关后，发现电流表、电压表示数都较小，小灯泡不发光，原因是，接下来的操作是。

③调节滑动变阻器后发现小灯泡仍不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是。

④若调节滑动变阻器后发现电流表有示数，电压表无示数，原因是。

⑤滑变调到最大阻值后，闭合开关发现电压表示数超量程了，原因是。

⑥正确连接电路后，调节滑动变阻器发现电流表示数变大，电压表示数变小，原因是。

⑦连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处是：

①

；②

。（3）小明正确连接电路后，进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的指针如图所示，通过小灯泡的电流为_______A，其额定功率为_______W。

练习

1、芸芸带领小组同学用以下器材做“测小灯泡功率”实验，小灯泡上标有“2.5V”字样，在图中用笔画线代替导线将实物连接完整（连线不 得交叉）

练习1

练习

2、一个额定电压是2.5 V的小灯泡，正常工作时的电阻约为8Ω，小明想测量它的额定功率。实验室有如下器材：电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个，滑动变阻器1个，导线若干。

如图是小明根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。

练习2

练习

3、小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”和“5Ω 2A”

请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

练习3 拓展思维：测小灯泡的电功率的实验也可以测量小灯泡正常发光时的电阻。练习3拓展：小明选用的滑动变阻器的规格为。

六、板书设计

测小灯泡电功率实验专题复习

一、实验原理：P=UI

二、电路图

三、实物图

测功率霍尔传感器设计分析 篇3

由霍尔元件的工作原理可知, 霍尔电势UN与B、I的乘积成正比, 若能把功率P=UI中的转化UI为B、I的乘积, 则可以通过测量出UN的大小来计算出P的大小, 霍尔功率变换器就是根据这一思路设计的。霍尔功率变换器中通过霍尔元件两端的电流由负载电压及所串电阻R决定, 电磁感应强度B由串联与负载上的线圈产生, 其大小与负载电路中的电流IL成正比。原理图如图1所示。

有一固定线圈串联连接于负载, 故其所产生的磁场将比例于负载电流IL;霍尔元件并联连接于负载端, 流过的电流IC正比于负载电压.最终, 在霍尔元件的a-b之间霍尔电压UH将正比于负载电流IL与电压UH乘积的瞬时值.在正弦交流电路中, 电压电流相量分别为UL, IL它们之间相位差为φL, 则:

IL=ULKL, (1)

KL, 为电路转换系数,

则ic=KLUlmsinwt (2)

B=KsILmsin (wt+ϕL) (3)

由 (1) (2) (3) 得:uH=K ULKLcosϕL-K ULKL (2wt+ϕL) (4)

其中K=KHKLKS, KH为霍尔元件的灵敏度系数, KL为电路转换系数, KS为线圈产生磁感应强度的常数。

滤掉二次谐波后输出的电压UO= K ULKLcosϕL (5)

与网络的有功功率成正比, 电能为:undefined

2 霍尔元件尺寸的确定

霍尔电势不但与材料的电阻率和迁移率有关, 而且还与材料的几何形状和尺寸有关。一般要求霍尔元件的灵敏度越大越好, 霍尔元件的灵敏度与厚度成反比。因此, 厚度越薄, 灵敏度越高。但也并不是越薄越好, 因为元件减薄后, 输出和输入阻抗将很大, 这就必须降低激励电流, 否则元件的功耗很大, 并引起温升, 对器件工作非常不利。当霍尔元件的宽度w加大, 或1/w减小时, 载流子在偏转过程中的损失将加大, 通常要对霍尔电势进行修正:

undefined

式中undefined为形状效应系数, 其修正值 (12) 如表1。

可以看出, 当undefined大于3时, undefined内趋近1这时电流控制极的短路效应的影响几乎不存在了, 因此, 实际设计霍尔翼件时, 考虑到加工的难易程度和机械强度, 长宽比undefined一般取2-2.5就足够了, 如果undefined取得过大, 反而使霍尔器件的输出电阻变大, 增加输入功耗, 降低输出效率。

国产霍尔片尺寸一般为1=4mm;w=2mm;d=0.1mm, 也是本文所选霍尔片的尺寸。

3 霍尔元件材料的确定

3.1 霍尔元件材料的选取依据

霍尔元件是霍尔传感器的核心敏感部件。

由于材料的电阻率P与载流子的浓度和迁移率有关, 即:

undefined

根据 (2) (3) 式有undefined

霍尔系数RH反映了材料的霍尔电动势的强弱。要想获得较强的霍尔电势, 就要求半导体材料的电阻率和载流子的迁移率都要大。

一般金属材料的载流子的迁移率很大, 但自由电子浓度n很高, 使电阻率很小, 霍尔系数也很小, 使输出UH极小, 不宜作霍尔元件, 如CU的n=8.47×1023e/m3, 而霍尔系数却很小约为-0.5×10-10m2/c左右;绝缘体的电阻率很高, 但载流子的浓度很低:只有半导体材料才是理想的霍尔效应器件材料。

3.2 制作霍尔元件的半导体材料

常用制作霍尔元件的半导体材料及其性能参数 (13) 见表2。

从表中我们可以看到锑化铟材料所具有的μρ和μ值为所有半导体材料中最大的。然而锑化铟的禁带宽度很小, 本征激发强, 故温度性能比不上锗、砷化铟。锗材料的μ值虽不大, 但其μρ (霍尔系数) 值较大, 其霍尔系数、温度性能和线性度都较好因此是一种常用的材料。硅的线性度较好, 其霍尔系数、温度性能同N型锗, 但其电子迁移率比较低, 带负载能力较差, 通常不用作单个霍尔元件。砷化铟的μρ较小, 温度系数也较小.砷化镓的灵敏度比锑化铟低, 但温度特性好, 能在较宽的温度范围内工作, 并且线性度较好, 但价格昂贵。

根据表2中所列半导体参数分析, 选择锗作为霍尔元件的材料。将所选取材料用陶瓷或环氧树脂或硬橡胶进行封装。锗 (Ge) 霍尔元件的输出特性如图2所示:

4 产生磁场的螺线管的确定

在密绕的无限长螺线管内部的空间里磁场都是均匀的, 其磁感应强度B的大小为:

B=μ0nl (10)

式中μ0为真空磁导率等于4πx10-7韦伯/ (安培·米) , n是单位长度上的匝数, I为螺线管线圈的激励电流, 单位为安培;磁感应强度B方向与轴线平行。对于已确定的线圈μ0n为一常数, 称此常数为磁感应强度常数KS:

KS=μ0n (11)

对于有限长的螺线管来说, 其半径为R, 长度为L, 只要L>>R, B=μ0nI 也近似适用。在此, 取螺线管长为 100mm, 用线径为 0.1mm 的铜漆包线缠绕 1000匝, 线圈内径大约10mm左右, 制成的线圈满足L>>R, 单位长度上的匝数为n=104, 则产生的磁感应强度的常数为:

Ks=μ0n=4π×10-7×104T≈12.1mT

5 霍尔元件的误差及其补偿

由于制造工艺问题以及实际使用时所存在的各种影响霍尔元件性能的因素, 如元件安装不合理、环境温度变化等, 都会影响霍尔元件的转换精度, 带来误差。主要是从霍尔元件的零位误差及其补偿和霍尔元件的温度误差及其补偿。

摘要：根据霍尔元件的工作原理, 设计出利用霍尔元件测量电功率的霍尔传感器, 根据霍尔元件传感器设计原理和性能指标, 设计出所要利用的霍尔元件的材料、尺寸, 预测其能达到的效果;确定产生使霍尔元件工作的磁场螺线圈, 并指出霍尔元件可能产生的误差及所进行补偿措施。

关键词：功率,霍尔元件,传感器

参考文献

[1]单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用[M].北京:国防工业出版社, 1999:46-49.

实验三 低频功率放大器 篇4

低频功率放大器——OTL功率放大器

（即原资料的实验十六）

一、实验目的

1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理。

2、加深理解OTL电路静态工作点的调整方法。

3、学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、万用表

3、毫伏表

4、直流毫安表

5、信号发生器

三、实验原理

图16-1 OTL功率放大器实验电路

图16-1所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，T1管工作于甲类状态，适合于作功率输出级。它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位UA1UCC，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在2电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，Ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL（用嗽叭作为负载RL，嗽叭接线如下：

只要把输出Uo用连接线连接到插孔LMTP即可），同时向电容C0充电，在Ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

C2和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受OTL功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真，R0作为失真时的输入匹配电阻。调节电位器RW2时影响到静态工作点A点的电位，故调节静态工作点采用动态调节方法。为了得到尽可能大的输出功率，晶体管一般工作在接近临界参数的状态，如ICM，U（BR）CEO和PCM，这样工作时晶体管极易发热，有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响，在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差，我们用动态调节方法来调节静态工作点，受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量，我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。※OTL电路的主要性能指标：

1、最大不失真输出功率Pom

21UCC理想情况下Pom，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的

8RL2U0

Pom

（16-1）

RL2、效率η

Pom100%

（16-2）PEPE—直流电源供给的平均功率

理想情况下ηmax＝78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc（多测几次I取其平均值），从而求得

PEUCCIdc（16-3）

负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。

四、实验内容

1、关闭系统电源。按图16-1正确连接实验电路。

2、用动态调试法调节静态工作点，先使RW2＝0，Us接地。

3、打开系统电源，用万用表测量Ａ点（即LTP2）电位，调节电位器RW1，使UA

4、关闭系统电源。断开US接地线，连接信号源输出和US。

5、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、峰峰值为50mV的正弦信号作为Us，逐渐加大输入信号的幅值，用示波器观察输出波形，此时，输出波形有可能出现交越失真（注意：没有饱和和截止失真）

6、缓慢增大RW2，由于RW2调节影响A点电位，故需调节RW1，使UA1UCC。21UCC（在2Us=0的情况下测量）。从减小交越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流IC2及IC3，但该电流过大，会使效率降低，所以通过调节RW2一般以50mA左右为宜（即测量LTP4和LTP2，或LTP6和LTP2之间的电压为110mV左右为宜)。注意：

①在调整RW2时，一是要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管。

②输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动RW2的位置。

测量最大输出功率Pom

1、按上述的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点。

2、关闭系统电源。连接信号源输出和US。输出端接上嗽叭即RL。

3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、30mV的正弦信号Ｕs，用示波器观察输出电压ＵO波形。逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出，通过观察示波器得到Uom的峰峰值，再用公式UomUom峰峰值求出Uom的有效值，用万用表的欧姆档测出RL的22阻值，最后下面公式计算出Pom。

2Uom

Pom

RL注意：万用表的欧姆档测出RL的阻值的时候，关闭系统电源，断开电路连线。

五、实验数据

六、问题与结论