低频实验讲义2008版(封面)

大学物理演示实验讲义课程的开展形式与内容原则上为：1，任课老师可选择其中的2~3个演示实验进行演示与讲解，其他的实验可让学生自行进行操作，并要求学生思考现象后面蕴含物理原理。

2，实验报告可让学生自行选择其中自己感兴趣的2~3个演示实验进行撰写。

应包括实验现象的描述，重点应放在对原理的阐述和理解上。

特别要强调的是：1、演示实验都是一套设备，需要对学生特别强调对设备的爱护。

2、需要重点提示学生对自身安全的保护。

实验室功能介绍本实验室将全面支持同学们的大学物理课学习；本实验室为同学们提供了数十个定性或半定量实验。

本实验室还为同学们提供了大量的趣味物理展品。

实验和资料将帮助你理解物理概念,帮助你体会实验构思的巧妙,帮助你把理论与实践更好地结合起来,帮助你开阔知识视野。

总之是为了帮助你早日成才！本实验室采取互动方式教学，除了观察教师为你做的演示实验以外，你还可以选择自己最感兴趣的项目亲自动手做实验；你可以利用导学系统去学习,去思考,去探索；你还可以在课外参加创新实践活动,参加实验室建设,发展自己的个性与特长。

兴趣是最好的老师，在这个实验室的经历将会使你终生难忘!1. 锥体上滚【实验目的】：1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。

2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验仪器】：锥体上滚演示仪图1，锥体上滚演示仪【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。

本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。

实验现象仍然符合能量最低原理。

【实验步骤】：1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。

【注意事项】：1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。

附：总结格式－封面低频电子线路实训课程总结题目：学院：电子工程学院专业：学号： 2013127姓名：指导教师：黄国现2015年月附：总结格式－正文要求：1、页面设置：页边距上下左右均为2厘米，纸张大小为A4；2、全文用宋体，题目用三号字体，其它全部用小四号字体；3、正文格式段落行间距为1.5倍行距；4、文内的公式要用公式编辑器输入。

低频电子线路实训总结专业：学号：姓名：一、设计电路原理图及工作原理图1设计电路原理图（要求简述工作原理）二、电路板设计制作过程1、软件简要介绍Altium Designer 提供了唯一一款统一的应用方案，其综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能。

Altium Designer 在单一设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造。

并集成了现代设计数据管理功能,使得Altium Designer成为电子产品开发的完整解决方案－一个既满足当前，也满足未来开发需求的解决方案。

2、PCB图设计要求和注意事项答：（1）要求：1，要考虑PCB的尺寸大小，然后我们要对设计方案有一个初步的规划，如电路板是什么形状，它的尺寸是多大，使用单面板还是双面板或者是多层板。

2其次导入网络报表及元件封装。

3，元件布局：元件的布局可以使用Protel 软件自动进行，也可以进行手动布局。

4，根据元件引脚之间的电气联系，对PCB 板进行布线操作。

（2）注意事项：1.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流畅，并使信号尽可能保持一致的方向。

2.以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来布局。

元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。

3．在高频下工作的电路，要考虑元件之间的分布参数。

一般电路应尽可能使元件平行排列。

这样不但美观，而且焊接容易，易于批量生产。

4．位于电路板边缘的元件，离电路板边缘一般小于2mm。

实验5 示波器原理和使用示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。

用它能直接观察电信号的波形，也能测定电信号的幅度、周期、频率和相位，凡能转化为电压信号的其它电学量（电流、电功率、阻抗等）和非电学量（温度、位移、速度、压力、声强、光强、磁场等），其随时间的变化都能用示波器来观测。

由于电子射线的惯性小，示波器扫描发生器的频率较高（可达几百兆赫），Y轴和X轴放大器的增益很大，输入阻抗高，所以示波器特别适合于观测瞬时变化的过程，并可测量微伏级的电压，而对被测试系统的影响很小。

因此示波器是一种应用广泛的综合性电信号测试仪器。

示波器按用途和特点可以分为：通用示波器。

它是根据波形显示基本原理而构成的示波器。

取样示波器，它是先将高频信号取样，变为波形与原始信号相似的低频信号，再应用基本原理显示波形的示波器。

与通用示波器相比，取样示波器具有频带极宽的优点。

记忆与存储示波器。

这两种示波器均有存储信号的功能，前者是采用记忆示波管，后者是采用数字存储器来存储信息。

专用示波器。

为满足特殊需要而设计的示波器，如电视示波器、高压示波器等。

智能示波器。

这种示波器内采用了微处理器，具有自动操作、数字化处理、存储及显示等功能。

它是当前发展起来的新型示波器。

也是示波器发展的方向。

本实验以SS—7802型通用示波器为例，说明示波器的原理和使用方法，并介绍GFG —8016G型数字式函数信号发生器的使用方法。

【实验目的】1．了解示波器显示图象的原理。

2．较熟练地掌握示波器的调整和使用方法。

3．掌握函数信号发生器的使用方法。

4．学习用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压幅度和频率。

【仪器用具】SS—7802型示波器（或DS-5000型存储示波器）、GFG—8016G型数字式函数信号发生器(或SPF05A型数字合成函数信号发生器)。

【实验原理】1.示波器的基本结构和工作原理示波器内部结构复杂，型号很多，但从功能上看，大致可分为示波管、电压放大装置（包括Y轴放大和X轴放大两部分）、扫描与整步装置和电源四个部分。

实验5 锂离子电池装配及表征一．锂离子电池的工作原理锂离子电池是在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池基础上发展来的。

在锂离子电池中, 正极是锂离子嵌入化合物, 负极是锂离子插入化合物。

在放电过程中, 锂离子从负极中脱插, 向正极中嵌入, 即锂离子从高浓度负极向低浓度正极的迁移；相反, 在充电过程中, 锂离子从正极中脱嵌, 向负极中插入。

这种插入式结构, 在充放电过程中没有金属锂产生, 避免了枝晶, 从而基本上解决了由金属锂带来的安全问题。

在充放电过程中, 锂离子在两个电极之间来回的嵌入和脱嵌, 被形象地称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries), 它的工作原理如图 1.1所示。

二．锂离子电池的制备工艺和需要注意的问题1.制备工艺流程配料----和膏-----涂板----干燥-----冲片-----压片-----扣式电池的组装（具体过程见讲义）2.需要注意的问题（思考题第一题）扣式锂离子电池制备工艺的关键是和膏、电极制备、电池装配及封口。

研究发现, 和膏及电极制备工艺对活性物质是否掉粉有重要影响, 而电池的装配和封口工艺则是影响扣式锂离子电池充放电性能的主要因素。

（2）当正极原料配比固定时, 对极片质量影响最大的便是搅拌过程, 搅拌方法选择不好将会导致极片的导电性降低和极片掉粉, 极片掉粉将会直接影响电池容量等。

搅拌方式有超声波搅拌、磁力搅拌、强力搅拌以及手工研磨。

经研究发现采用强力搅拌和超声波搅拌得到的极片质量最好, 而在本实验中我们使用的搅拌效果最差的手工研磨, 这很难得到好的结果。

所以在和膏时要注意搅拌方式的选择。

（3）干燥温度和时间选择不适也会导致极片掉粉, 干燥的目的是为了除去膏体中大量的溶剂NMP 以及在配膏过程中吸收到的水分, 温度和时间都应选择合适。

压片时压力要选择适中, 压片的目的主要有两个: 一是为了消除毛刺, 使极片表面光滑、平整, 防止装配电池时毛刺穿透隔膜引起短路; 二是增强膏和集流体的强度, 减小欧姆电阻。

电路分析实验讲义实验要求：1、按时上课，不迟到、早退，不无故旷课，有事有病要请假；2、课前按实验讲义认真预习，将实验目的，实验原理按要求写在实验报告上。

3、按要求设计实验方案，连接，线路，让指导教师检查后方可打开电源进行实验。

4、认真如实地将实验数据记录在原始数据纸上，不得抄袭别人的实验数据。

5、认真完成实验报告，按时交实验报告。

6、实验成绩以预习，实验操作，实验报告综合构成，缺实验请在规定的时间上补做，过期不补，缺两次实验成绩不及格。

7、实验严格按课表，不得随意交换，因故交换请提前说明，同意后方可。

指导教师：2013年10月25日实验一：叠加原理的验证实验目的:验证线性电路的叠加原理的正确性,从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解.实验原理:叠加原理:在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的代数和.线性电路的齐次性是指当激励信号(与独立源的值)增加或减小K倍时,电路的响应(即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值)也将增加或减小K 倍.KHDL-1型电路原理实验箱(含直流稳压电源+6、+12，直流数字毫安表),数字万用表DY2105。

实验内容：１、 按实验电路图２－１接线，取Ｅ1＝＋１２Ｖ，Ｅ2＝＋６Ｖ。

２、 令Ｅ1电源单独作用时，用数字万用表的电压档和毫安表测量各支路电流及各电阻元件两端电压，数据记入表格中。

３、 令Ｅ2电源单独作用时，重复实验步骤２的测量和记录。

４、 令Ｅ1和Ｅ2共同作用时，重复上述的测量和记录。

５、 将Ｅ2的数值调到＋１２Ｖ，重复上述第３项的测量并记录。

(表格1)实验注意事项：１、 测量各支路电流时，应注意仪表的极性，在数据表中用＋、－号记录。

２、 注意仪表的量程和及时换挡。

１、 根据实验数据验证线性电路的叠加性和齐次性。

２、 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述数据进行计算并作结论。

实验22 MOSFET的低频CV特性测量MOSFET的低频CV特性测量就是通过对MOSFET的电容-电压(C・V)特性测试，进而得出氧化层厚度、衬底掺杂浓度、氧化层电荷密度、耗尽层电荷密度以及阈值电压等参数。

CV测试被广泛地应用在半导体参数的测戢屮，是一种能够得到许多工艺参数的重要测试手段，能够有效地评估工艺、材料及器件的性能。

该方法是通过在栅极直流偏宜条件下叠加小幅交流低频信号后，MOSFET栅电容随栅电压变化而发生变化，由此得岀电容电压关系曲线，进而计算出各种工艺参数。

具有原理简单、操作方便和测量精度髙等优点。

本实验目的是熟悉电容-电压法测量N4OSFET工艺和衬底参数的基本原理：学会精密LCR表、直流稳压电源的使用方法；完善所学半导体物理、半导体工艺等理论知识体系。

-、实验原理1.MOSFET电容模型MOSFET +的电容与施加电压有关。

栅极与衬底之间的电容取决于栅极上所施加的直流电压，可以通过在直流电压上叠加幅度小得多的交流电压进行测量。

图22」给岀了栅电压从负值变到正值时，NMOS晶体管的能带结构、电荷分布和等效电容模型。

图221栅电压变化时NMOS结构的能带图、电荷分布和等效电容当衬底保持接地并在栅极施加负电压时，NMOSFET结构的电容效应将使衬底靠近氧化层一侧的表面开始存储正电荷。

该表而将有比受主浓度更髙的空穴积累，这种情形称为表而积累。

在此条件下氧化层两而的可动电荷能迅速响应施加电压的变化，NMOS器件就如同是一个厚度为SX的平板电容器，采用Cox表示其值。

当衬底保持接地并在柵极施加正电压时，随着栅极与衬底之间正电压的增加，更多受主暴露于衬底靠近氧化层-•侧的表面，该表而附近的载流子被逐步耗尽，形成了电离受主离子在表而的枳累，这就是所谓的表而耗尽。

静电分析表明NMOS 器件的总电容是Cox 和衬底 中耗尽区电容Cd 的串联。

随着栅电压的进一步增加,NMOS 结构中能带将在氧化层与衬底界面处发生显著弯曲。

FD-CNMR-I型核磁共振实验仪说明书上海复旦天欣科教仪器有限公司中国上海FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪使用说明书一．概述磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的，自1940年以来研究磁矩的技术已得到了发展。

物理学家正在从事的核理论的基础研究为这一工作奠定了基础。

1933年，G ·O ·斯特恩（Stern ）和I ·艾斯特曼（Estermann ）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。

美国哥伦比亚的I ·I ·拉比（Rabi 生于1898年）的实验室在这个领域的研究中获得了进展。

这些研究对核理论的发展起了很大的作用。

当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，同时跃迁到较高的磁场亚层中。

通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。

这种技术起初被用于气体物质，后来通过斯坦福的F.布络赫（Bloch 生于1905年）和哈佛大学的E ·M ·珀塞尔（Puccell 生于1912年）的工作扩大应用到液体和固体。

布络赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收，两人因此获得了1952年的诺贝尔物理学奖。

自从1946年进行这些研究以来，由于核磁共振的方法和技术可以深入物质内部而不破坏样品，并且具有迅速、准确、分辨率高等优点，所以得到迅速发展和广泛应用，现今已从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科，在科研和生产中发挥了巨大的作用。

我公司生产的FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪由边限振荡器、磁场扫描电源、磁铁以及外购频率计、示波器等组成，它具有调节方便、信噪比高、教学效果直观等特点。

是大专院校优良的近代物理实验教学仪器。

二．原理对于处于恒定外磁场中的原子核，如果同时再在与恒定外磁场垂直的方向上加一交变电磁场，就有可能引起原子核在子能级间的跃迁，跃迁的选择定则是，磁量子数m 的改变为1±=∆m ，也即只有在相邻的两子能级间的跃迁才是允许的。