實驗二十黑盒子目的1.學習依據不同類型電學元件的特性對元件進行判別；2.進一步熟悉示波器、信號發生器、數字萬用表等儀表的使用；3.培養設計檢測步驟和綜合分析推理的能力儀器用具示波器，信號發生器，數字式萬用電表（沒有測量電容的專用量程）、電阻箱、密封原件盒子（也稱為黑盒子）開關、導線實驗原理黑盒子是判定電學原件實驗中使用的密封原件盒。合理的原件可能是：干電池、定值電阻、電容器、半導體二極管。盒外可見的兩接線端之間也可能為斷路或短路的情況。各元件連接在接線端上，兩個接線端之間最多接一個元件，原件之間不連成并聯回路，因此元件的分布應是唯一的。通常采用的檢測方法和步驟如下：１．判斷有無電池：用萬用表直流電壓擋（或直流電壓表）判斷有無電池。若某兩端鈕間有電壓則有電池在內。如當電壓表接通時指針稍有擺動而又回到零位，則是電池與電容串聯。注意：顯示的是電表紅表筆接觸的電池極性。2.判斷有無二極管：可用萬用電表（×1K檔或×10K檔）電阻量程進行測試，對兩個接線端交換表筆各測一次。若兩測量數值相差較大（或者兩次測量中有一次指針根本不動，表明二極管的反向電阻為非常大），可確定有二極管存在，并區分正負級。使用數字萬用電表檢測二極管的專用量程，可測得二極管的正向導通壓降。３．判斷有無電容：使用萬用表的歐姆量程測量電阻時，接通了電表內的電池，因此利用電容充放電的特性，可判斷原件是否為電容。使用歐姆量程，如果看到示值慢慢增大，直到示值最高位為“1”，表示測量值超過量限；短路飯店后，重復檢測都可以看到此現象，可判斷檢測元件為電容。可串聯電阻箱組成RC電路，進一步測定電容數值。注意：要選擇合適的量程。一般選擇200k?量程檢測幾十微法電容時，充放電現象較明顯。如果電容數值較小或者量程選擇不當，會導致現象不明顯。4．區分小電阻和短路。歐姆量程較大時無法區分小電阻和短路，應換用最小練成測試。提前注意檢測電表的短路電阻數值。5.對于盒內有多個元件的黑盒子的判斷。５．可以用圖３電路來判別端鈕ａ、ｂ間是電阻Ｒ、電容Ｃ或電感Ｌ。逐步增大信號源的頻率ｆ，并始終保持信號源輸出電壓Ｕ0不變，測量Uab。當ｆ增大時，若Uab不變，則端鈕ab間為Ｒ；若Uab也增大，則為Ｌ；若Uab減小，則為Ｃ。這是因為電阻Ｒ值與頻率ｆ無關；電感Ｌ的感抗隨ｆ上升而增大；而電容Ｃ的容抗隨ｆ上升而減小。用伏特表檢測各接線柱間的電壓用歐姆表測各電壓為0的接線柱間的電阻用交流電流表測輸入相應元件之信號頻率變化時的電流U=0?含電源R=0R→∞R=常數短路R正向小R反向大二極管充放電現象斷路無有電容電流與頻率有關？電感電阻有電學黑盒判斷流程圖用霍爾效應測量磁場實驗目的了解產生霍爾效應的機理學習用霍爾效應測量磁場實驗儀器霍爾效應儀，穩流電源，穩壓電源，安培表，數字萬用電表兩塊，電阻箱等實驗原理1.霍爾效應：在磁場中，載流導體或半導體上出現橫向電勢差的現象2.霍爾電壓：霍爾效應中產生的電勢差上圖中導體上下兩端面出現電勢差1879年美國物理學家霍爾發現3.形成機制以載流子為正電荷為例說明設載流子速度為洛侖茲力大小為從而上端積累了正電荷下端積累了負電荷洛侖茲力使載流子橫向漂移出現電荷積累使載流子漂移由于電荷的積累，形成靜電場－霍爾電場電荷受電力當洛侖茲力與電場力平衡，載流子不再漂移上下兩端形成電勢差電勢差為4.霍爾系數霍爾電阻霍爾系數n型p型霍爾電阻霍爾電勢霍爾元件靈敏度霍爾電流5.霍爾電壓的測量方法

根據副效應產生的機理可知，采用電流和磁場換向的對稱測量法，基本上能把副效應的影響從測量結果中消除。即在規定了電流和磁場正、反方向后，分別測量由下列四組不同方向的和組合的（、兩點的電位差）即：

然后求、、和的代數平均值

實驗內容與步驟霍爾輸出特性測量 測繪元件的UH—IS曲線 測繪元件的UH—IＭ曲線測出螺線管軸線的磁感覺強度的分布UH—x

曲線。霍爾效應實驗儀IS是給霍爾片加電流的換向開關，IM是勵磁電流的換向開關。

霍爾效應測試儀注意1.開機（或關機）前應將IS、IM旋鈕逆時針旋到底。儀器接通電源后，預熱數分鐘即可進行實驗。2.在調節IS、IM兩旋鈕時一定要注意切換“測量選擇”，不可過大。HL-1型螺線管磁場測定組合儀實驗二十六發光二級管的光電特性目的要求1.學習正確使用發光二級管，了解發光二級管的工作原理2、測量發光二級管的伏安特性3、測量發光二級管的正向閾值電壓，估計發光波長儀器用具發光二級管（紅綠藍三色），直流電源，數字萬用電表，電阻箱，導線，開關等實驗原理發光二極管常簡寫為LED（lightemittingdiode），是半導體二極管的一種，由鎵與砷、磷的化合物制成。發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性，但是當電子與空穴復合時能輻射出可見光。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光其工作原理圖

如下：不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同，則發出的光的波長不同。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。1．發光二極管的伏安特性曲線由發光二極管的伏安曲線可以了解發光管的有關參數：(1)正向閾值電壓UD。制作發光二極管的材料不同，正向閾值電壓UD也不同。(2)正向工作電壓UF。UF大于正向閾值電壓UD，一般在1.4~4V(通常在IF=20mA時測得)。隨著環境溫度升高，UF將下降。(3)最大正向直流電流Im。即發光二極管允許通過的最大正向直流電流，超過此值可能會損壞發光管。Im一般在5~20mA，有的管子可以達到50mA。(4)反向擊穿電壓。一般在-5V以上。2．發光二極管的光譜特性目前制作的發光二極管可發紅、橙、黃、綠、藍、紫等各種可見光，還有的發紅外光；也有白色的發光二極管。發光二極管發光波長由材料的種類、性質和發光中心的結構決定，與器件的幾何形狀、封裝方式無關。3．根據發光二極管的正向閾值電壓估算發光波長發光二極管屬于自發輻射發光。對于輻射躍遷發射的光子，其波長λ與躍遷前后的能量差ΔE有關，滿足下式：

（26-1）式中h=4.13×10-15eV·s是普朗克常數，c=3×1014

m/s是光速。若ΔE以電子伏（eV）為單位，式（26-1）可寫做

（26-2）因為當外加正向電壓超過閾值電壓UD時發光二極管才會發光。因此，如果測得閾值電壓UD，用ΔE=eUD代入式（26-2），可以估算發光波長。有關發光二極管的閾值電壓UD的測量，請參看實驗十六中二極管UD的測量（發光二極管UD的測量與普通二極管類似）。注意：隨著發光二極管結溫的上升，發光波長將向長波方向漂移。4．發光二極管的檢測在正式使用發光二極管之前，應進行必要的檢測。（1）用數字萬用電表檢測二極管的專用量程粗測。檢測時應注意，一般發光二極管管腳中較長的是正極，短腳為負極．如果發光二極管發光，表明管子正常。要注意的是，此二極管專用量程的輸出正向電流約lrnA（電壓約2V）檢測時不發光的管子，不一定是管子壞了，也許是發光條件沒有得到滿足，需要作進一步檢測。另外，檢測時給出的示值是正向導通壓降，不等同于正向閾值電壓UD，只有通過正向伏安特性曲線才能確定正向問值電壓。（2）外接電源測量．連接電路如圖26-1，用此電路可進一步檢測發光管特性，這也是發光管的基本應用電路。電源電壓E先取3V，用電阻箱作為限流電阻R（通過檢測UR可監測、調控通過發光二極管的電流IF），如果發光管仍未點亮，可適當減小電阻值或提高電源電壓，這時應密切注意觀察電表示數是否正常，不可盲目調高電源電壓．如果測得發光二極

管的電壓UF=0或UF=3V，仍不發

光，也許發光管已壞。實驗內容1、使用數字萬用電表的二極管專用檢測量程粗測發