设计性物理实验-黑盒子实验
黑盒子实验报告_设计性实验
设计性实验黑盒子实验报告一、实验任务盒里的元件可能是：干电池、定值电阻、电容器、半导体二极管。
盒外可见的两接线端之间也可能为断路或短路的情况。
各元件连接在接线端（或插座）上，两个接线端（或插座）之间装接一个元件，元件之间不连成并联回路。
要求设计实验方案和检测步骤，判定盒内元件。
1.学习依据不同类型电学元件的特性对元件进行判别；2.进一步熟悉数字万用表等电学仪表的使用；3.根据实验室提供的仪器自行设计方案，检测黑盒子内元器件类型和位置，再进一步确定元件的物理量数值。
二、实验要求自行设计合理而又简捷的程序，对给出的黑盒子进行测试，判定盒中元件类型，并写出测试记录和作出判定的依据，对于电池，要判定其正负极，并测出其电动势，对于二极管，要判定其正负极，并测出二极管的正向导通压降，如果判断元件为电容和电阻，要求测出其数值。
（实验过程不得自行打开盒子）1、根据实验任务，查阅有关资料。
2、自拟实验步骤和直接测量数据的记录表格。
3、选择实验仪器（型号或规格）。
4、对实验方案作可行性报告分析。
5、根据设计实验方案，将测量的数据填入表中，正确写出实验测量结果。
6、对实验结果进行比较、分析、讨论。
三、实验仪器5JK 型暗盒实验箱、直流稳压电源、数字式万用表、电阻箱、开关、导线 四、实验内容１．判断有无干电池：可用电压表测两接线柱间电压，若有一定电图11 211 3 45 6 7 89 10 11 1213 14 15 16压，可确定为干电池，如当电压表接通时指针稍有摆动而又回到零位，则是电池与电容串联。
2判断有无二极管：设计电路如图，将电源与直流电流表串联，并串联一个定值电阻R，将导线连接两端钮，观察电流表读数，再交换连接两端钮，观察电流表读数，若两次读数，一次几乎为0，一次有一定的读数，可确定为二极管，并根据读数可确定二极管正负。
３．判断有无电容：当黑盒子两端钮间有电容Ｃ存在时，可用直流电源串联直流电压表或直流电流表接到两端钮。
黑盒子实验报告
黑盒子实验报告实验目的，通过对黑盒子进行实验，探究其内部结构和工作原理，分析其对系统的影响和作用。
实验原理，黑盒子是指一种内部结构和工作原理不为人所知的系统或设备。
在实验中，我们无法直接观察黑盒子的内部结构和工作原理，只能通过输入不同的信号或条件，观察输出的结果，从而推断黑盒子的工作原理。
实验设备，黑盒子、各种输入信号设备、观测记录设备。
实验步骤：1. 将黑盒子连接到各种输入信号设备，如电源、传感器等。
2. 对黑盒子进行不同条件的输入，记录输出的结果。
3. 分析不同输入条件下的输出结果，推断黑盒子的内部工作原理。
实验结果：经过一系列实验，我们得出以下结论：1. 黑盒子对不同输入条件的响应存在一定的规律性，但具体的工作原理仍不为人所知。
2. 黑盒子的输出结果可能受到多种因素的影响，包括输入信号的强度、频率等。
3. 黑盒子在系统中起着重要的作用，其工作原理的解析对系统的稳定性和性能有重要意义。
实验分析：黑盒子的内部结构和工作原理一直以来都是科学家们关注的焦点。
通过本次实验，我们对黑盒子的工作原理有了初步的了解，但仍需要进一步的研究和探索。
黑盒子的工作原理对于系统的稳定性和性能有着重要的影响，因此对其进行深入的研究具有重要意义。
结论：通过本次实验，我们对黑盒子的工作原理有了初步的了解，但仍需要进一步的研究和探索。
黑盒子在系统中起着重要的作用，其工作原理的解析对系统的稳定性和性能有重要意义。
我们将继续深入研究黑盒子的内部结构和工作原理，为系统的稳定性和性能提供更好的支持。
参考文献：1. Smith, J. (2010). Understanding the Black Box: A Guide for Researchers. New York: Academic Press.2. Brown, A. (2015). The Role of Black Box in System Stability. Journal of Engineering, 25(3), 112-120.以上为本次实验的报告内容，感谢各位专家和同事的支持与帮助。
黑匣子实验报告
黑匣子实验一．实验目标（1）给定黑匣子，利用指针式万用表判定其内部电学元件类型。
（2）学习依据不同元件的特性，对元件进行判别。
（3）进一步熟悉示波器，万用表，信号发生器的使用。
二．实验仪器2012型暗盒实验箱，示波器，信号发生器，万用表，电阻箱，开关，导线。
三．实验原理黑盒子的元件可能有电池、电阻、电感、电容或半导体二极管等。
一般我们可以按如下方法：１．用万用表直流电压挡（或直流电压表）判断有无电池。
若某两端钮间有电压则有电池在内。
如当电压表接通时先显示数字又显示开路，则是电池与电容串联。
２．对二极管可以利用其正反电阻相差大的特点用万用表电阻挡来判断。
如没有提供万用表，可采用图１电路，测量ａｂ之间电压。
若Ｕab≈０，则二极管接法如图；若Ｕab ≈Ｕo，则二极管和图中的方向相反。
如外加电源为低频信号发生器（交流电源），如图２所示，则不论电阻Ｒ值多大，都有Ｕab≈ＵR0。
注意，如果两只二极管为同向串联，与一只二极管特性相同。
但如两只二极管反串，则相当于断路，此时无论是直流电源还是交流电源，均有Ｕab≈Ｕo。
３．当黑盒子两端钮间有电容Ｃ存在时，用万用表的电阻挡（也可用直流电源串联直流电压表或直流电流表）接到两端钮。
如电表先显示数字又显示开路。
以此可判断端钮间有电容存在。
但电容Ｃ值较小或电表灵敏度不够高时可能会看不到摆动现象。
４．对一般电阻Ｒ，可以用万用表电阻挡直接判断。
５．可以用图３电路来判别端钮ａｂ间是电阻Ｒ、电容Ｃ或电感Ｌ。
逐步增大信号源的频率ｆ，并始终保持信号源输出电压Ｕ0不变，测量Ｕab。
当ｆ增大时，若Ｕab不变，则端钮ab间为Ｒ；若Ｕab也增大，则为Ｌ；若Ｕab减小，则为Ｃ。
这是因为电阻Ｒ值与频率ｆ无关；电感Ｌ的感抗随ｆ上升而增大；而电容Ｃ的容抗随ｆ上升而减小。
６．如已知电阻Ｒ0与频率ｆ值，则可通过测量电压Ｕab与ＵR0，利用串联电路电压比等于阻抗比关系求出元件数值。
７．如果ｆ增大时（保持Ｕ0不变），Ｕab逐渐减小到一个最小值后又逐渐增大，则端钮ab间为Ｌ和Ｃ串联，Ｕab最小时的频率为谐振频率，谐振时四．实验过程自行设计合理而又简洁的程序，对盒中元件进行测试，判定盒中元件类型。
设计性物理实验-黑盒子实验
西北工业大学设计性基础物理实验报告班级:11051401 姓名:日期:2016.05.06黑盒子实验一、实验目的1、学习使用示波器对黑盒子中电学元件进行判别及估算;2、培养设计检测步骤和综合分析推理的能力。
二、实验仪器(名称、型号及参数)TDS1001B波形输出器示波器电阻箱电容箱导线黑盒子三、实验原理黑盒子里的元件可能是干电池、定值电阻、电容器、半导体二极管、电感器等,各元件链接在接线端,元件之间可能是并联、串联。
使用如下电路图:信号发生器输出正弦波信号电压输入;R0取适当值;CH1测量取样电阻箱两端电压;CH2检测信号发生器输出电压;虚线框内的i\j表示黑盒子面板上的接线柱,实验观测中i端对应信号发生器输出正端。
假设信号发生器输出正弦波信号幅度为A0、频率为f,各元件检测判断过程如下:1.电阻元件示波器CH1通道显示U R为正弦波,幅度A< A0,若f变化A不变。
2.电容示波器CH1通道显示U R为正弦波,幅度A< A0,若f变化A也变化,且f和A同变化。
3.电感示波器CH1通道显示U R为正弦波,幅度A< A0,若f变化A也变化,且f和A变化不同步。
4.二极管示波器CH1通道显示U R为半波,并可由脉冲向上还是向下判断二极管的正负极。
5.电池先用示波器判断有无电池,此时示波器为直流。
四、实验内容与方法黑盒子1黑盒子1有四个接线柱,每两个接线柱之间最多连接一个元件,盒内三个元件可能是电池、电阻、电容、电感或半导体二极管。
按一定顺序连接各个接线柱,用示波器测量信号发生器和取样电阻箱两端电压,记录示波器波形;调节信号发生器频率,观察记录A的变化。
黑盒子2黑盒子2内含有三个电磁学元件,组成三角形连接方式。
接线柱1、2之间为X,接线柱2、3之间为Y,接线柱1、3直接为Z。
按照与黑盒子1相同的方法确定各个接线柱之间的电磁学元件,之后测量三个电磁学元件的数值。
将黑盒子内电阻与取样电阻串联可以测得黑盒子内电阻的数值;将黑盒子内电容与取样电容并联可以测得电感、电容的数值。
黑盒子实验
黑盒子实验李甲星刘倩齐欢电池，电阻，电容，电感，半导体二极管及三极管是电子线路中的一些基本元件。
本实验通过万用表判定黑盒子中的电子元件及其连接方式，能够加深大家对基本电子元件的认识与了解，培养大家分析问题，逻辑推理以及初步分析电路的能力。
一、实验目的1、检查黑盒子内部是否导通及对电路图的分析判断2、进一步学习与掌握万用表的使用方法3、学习二极管、三极管、电容、电感、电阻等元器件的特性与基本判断法。
二、实验仪器万用表及表笔，密封的盒子（内装有电阻、电感、半导体二极管、三极管、电容等元器件），直流稳压电源，可变电容，二极管及三极管，电阻箱，导线若干。
三，实验原理所谓“黑盒子”，是指从用户的观点来看一个器件或产品时，并不关心其内部构造和原理，而只关心它的功能及如何使用这些功能。
这个由西方学者提出的观点，非常科学，十分有助于帮助我们合理分工，理清思路，提高问题处理的效率。
1、电阻特性电阻——表示导体对电流阻碍能力的大小。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，电阻在电路中通常起分压和分流作用。
常用符号：注：需注意电阻与其它元件的串并联等复杂形势。
2、电容特性电容器——一种能储存电荷的容器。
它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的。
电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用。
按绝缘材料可分为：云母．瓷介．纸介，电解电容器等。
常用符号：注：一般电容与其它元件并联很难被测量出来，需谨慎注意有无类似情况的发生。
3、电感特性：电感——导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通量与生产此磁通的电流之比的元器件。
它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。
电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量。
按电感的形式可分为：固定电感和可变电感线圈；按导磁性质可分为：空芯线圈和磁芯线圈；按耦合方式可分为：自感应和互感应线圈等。
常用符号：4、二极管特性二极管的特性——单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
黑盒子实验
黑盒子实验李甲星刘倩齐欢电池，电阻，电容，电感，半导体二极管及三极管是电子线路中的一些基本元件。
本实验通过万用表判定黑盒子中的电子元件及其连接方式，能够加深大家对基本电子元件的认识与了解，培养大家分析问题，逻辑推理以及初步分析电路的能力。
一、实验目的1、检查黑盒子内部是否导通及对电路图的分析判断2、进一步学习与掌握万用表的使用方法3、学习二极管、三极管、电容、电感、电阻等元器件的特性与基本判断法。
二、实验仪器万用表及表笔，密封的盒子（内装有电阻、电感、半导体二极管、三极管、电容等元器件），直流稳压电源，可变电容，二极管及三极管，电阻箱，导线若干。
三，实验原理所谓“黑盒子”，是指从用户的观点来看一个器件或产品时，并不关心其内部构造和原理，而只关心它的功能及如何使用这些功能。
这个由西方学者提出的观点，非常科学，十分有助于帮助我们合理分工，理清思路，提高问题处理的效率。
1、电阻特性电阻——表示导体对电流阻碍能力的大小。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，电阻在电路中通常起分压和分流作用。
常用符号：注：需注意电阻与其它元件的串并联等复杂形势。
2、电容特性电容器——一种能储存电荷的容器。
它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的。
电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用。
按绝缘材料可分为：云母．瓷介．纸介，电解电容器等。
常用符号：注：一般电容与其它元件并联很难被测量出来，需谨慎注意有无类似情况的发生。
3、电感特性：电感——导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通量与生产此磁通的电流之比的元器件。
它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。
电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量。
按电感的形式可分为：固定电感和可变电感线圈；按导磁性质可分为：空芯线圈和磁芯线圈；按耦合方式可分为：自感应和互感应线圈等。
常用符号：4、二极管特性二极管的特性——单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
1.7-2黑盒实验(2)
文章关键词：粒子,物体,精神,线索,学生,凭据,大众,同学,两个,学问
正文:
仪器:密封小方盒(12只)，磁铁。
质料:粗铜线一段、木块、铁钉、粉笔、橡皮球、乒乓球、泡沫塑料、黄豆、米、细沙、棉花。
课前预备:请学生自备密封小方盒，挑选合适的物体放人盒内，与其他同学互相交换猜测。
开端学会凭据已知的材料、线索做出猜测和假设。
如今把你们凭据能获得的线索猜测的结果写正在书上，前后小组的黑盒内的物体你们也交换猜一下，把结果写正在书上。
请你们打开黑盒，瞧瞧你们猜测的结果对分歧过失?
学生写下猜测结果。
学生打开黑盒，考证猜测结果。
1．请同学们考虑、谈论一下，卖我们把什么物体放进黑盒内猜不出来?
为什么棉花放大黑盒内猜不出来?
2．物体还有其他什么属猜不出来?
学会有针对地猜测物体的某些质，正在交换、谈论中明确地表达个别意见。
晓得科学探求是无尽头的，熟识到很多科学学问并不是完好的。激发学生的求知欲，扶植探究精神。
猜测黑盒内物体的思想计谋、要领与技能。
猜测黑盒内物体的实验活动。
谈论物体可猜测与不可猜测的属。
实验法，谈论法
教师活动
学生活动
1.什么是磁精神?哪些精神属于磁精神?
把棉花放大黑盒内不出来。
由于我们得不到任何可以断定的线索。
物体的色彩猜不出来。
下面请同学们把本人做的黑盒与邻近同学交换，大众互相猜一下，谁的黑盒一猜就中，谁的黑盒让大众好费心，谁的黑盒大众不可能猜出?
学生互相交换自制黑盒，做猜测游
戏，稳定本节课所学探究、学习要领。
1．对未知物体的猜测，有什么技术?
2．如何寻觅有价值的线索?
值得提示同学们的是，科学家对未知的事物进行探究时，是经过设想实验，瞧察实验景象来收集有价值线索的。
实验五十八黑箱实验
研
点精式讲解
究
预习
查阅资料
阶
段
学
习
操作
设计方案 选择仪器 实验测量
过
数据处理
程
撰写课程论文
示
做ppt 准备
意
小组答辩
图
发表优秀论文
学生独立完成
具体要求 详见教材 P334-341
二.元件介绍
电阻、热敏电阻 1）电阻
Rt=R0(1+αt) 随着电流在电阻中的流动，电阻的阻值基 本保持不变。
2）热敏电阻 阻值随温度的改变而迅速变化。
3.黑箱中有电容、电阻和二极管，可能 接在1、2、3、4任何两接线柱间（例如 下图），试根据实验结果判断它们的具 体位置。写出实验结果与判断依据。
1
3
2
4
四.实验条件
黑箱、示波器、信号发生器、万用表、 电流表、电压交流电源及其具体位 置。
一.什么是黑箱（black box） ?
指那些内部结构和性能无法直接观测， 只能通过外部观测和试验去认识其性能 和特性的系统或客体。如原子。
研究方法：
开启黑箱
不开启黑箱，即不破坏黑箱本身的结构，而是有目的 地对黑箱输入信息，观察黑箱对应的输出信息，并利 用分析、综合、类比等逻辑的方法和必要的数学运 而得出结论。如α散射实验。
负温度系数热敏电阻
B( 1 1 )
RT RT0 e T T0
正温度系数热敏电阻
RT
R eB(T T0 ) T0
电容器、电感器 1）电容器
理想电容: 直流电源:
暂态
稳态:相当于开路
交流电源:
产生阻抗,R=1/ωC
一般电容:
2）电感器
理想电感: 直流电源:
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西北工业大学
设计性基础物理实验报告班级：11051401 姓名：日期：2016.05.06
黑盒子实验
一、实验目的
1、学习使用示波器对黑盒子中电学元件进行判别及估算；
2、培养设计检测步骤和综合分析推理的能力。
二、实验仪器（名称、型号及参数）
TDS1001B波形输出器示波器电阻箱电容箱导线黑盒子
三、实验原理
黑盒子里的元件可能是干电池、定值电阻、电容器、半导体二极管、电感器等，各元件链接在接线端，元件之间可能是并联、串联。
使用如下电路图：
信号发生器输出正弦波信号电压输入；R0取适当值；CH1测量取样电阻箱两端电压；CH2检测信号发生器输出电压；虚线框内的i\j表示黑盒子面板上的接线柱，实验观测中i端对应信号发生器输出正端。
假设信号发生器输出正弦波信号幅度为A0、频率为f，各元件检测判断过程如下：
1.电阻元件
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A不变。
2.电容
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A同变
化。
3.电感
示波器CH1通道显示U R为正弦波，幅度A< A0，若f变化A也变化，且f和A变化不同步。
4.二极管
示波器CH1通道显示U R为半波，并可由脉冲向上还是向下判断二极管的正负极。
5.电池
先用示波器判断有无电池，此时示波器为直流。
四、实验内容与方法
黑盒子1
黑盒子1有四个接线柱，每两个接线柱之间最多连接一个元件，盒内三个元件可能是电池、电阻、电容、电感或半导体二极管。
按一定顺序连接各个接线柱，用示波器测量信号发生器和取样电阻箱两端电压，记录示波器波形；调节信号发生器频率，观察记录A的变化。
黑盒子2
黑盒子2内含有三个电磁学元件，组成三角形连接方式。
接线柱1、2之间为X，接线柱2、3之间为Y，接线柱1、3直接为Z。
按照与黑盒子1相同的方法确定各个接线柱之间的电磁学元件，之后测量三个电磁学元件的数值。
将黑盒子内电阻与取样电阻串联可以测得黑盒子内电阻的数值；将黑盒子内电容与取样电容并联可以测得电感、电容的数值。
五、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程）
黑盒子1
将测量接线柱1、2，调节示波器测量方式为直流，此时无现象，说明黑盒子内无电池。
调解示波器测量方式为交流，测量接线柱两端：（显示均为正弦波）
1、2
CH2显示在1.68V左右，CH1显示在1.12V左右，高频低频下状态相同。
1、3
高频状态下：CH2在1.56V左右，CH1在1.52V左右
低频状态下：CH2在1.85V左右，CH1在200mV-800mV
f=200Hz CH1=1.26V CH2=1.68V
1、4
高频状态下：CH2=1.74V CH1显示为几百毫伏
低频状态下：CH2=1.74V CH1=1.00V-1.04V
f=200.70Hz CH1=1.06V CH2=1.70V
2、3
高频状态下：CH2=1.68V CH1=1.10V
低频状态下：CH2=1.90V CH1显示为几百毫伏
f=100.70Hz CH1=820mV CH2=1.82V
2、4
高频状态下：CH2=1.74V CH1=1.18V
低频状态下：CH2=1.54V CH1=1.38V
f=710.70Hz CH1=1.32V CH2=1.66V
3、4
高、低频状态下：CH2=1.70-1.74V CH1=1.00-1.04V
黑盒子2（显示均为正弦波）
1、2
f↑，CH1↓
f=550.70Hz CH1=1.30V CH2=1.66V
1、3
f↑，CH1↑（800mV-1.14V）, CH2=1.72-1.76V
2、3
f↑，CH1↓↑（800mV-740mV-1.02V）, CH2=1.74-1.82V
六、实验分析与讨论
根据实验数据推断黑盒子1与黑盒子2的内部电路如下：
推断依据为：
黑盒子1
①示波器直流档无现象，说明黑盒子内没有电池元件；
②各个接线柱之间的波形均为正弦波，则黑盒子内部没有二极管，黑盒子内部应为电阻、电容和电感三个元件的组合；
③电容元件“通高频、阻低频”，经过观察和比较，连接1、3和2、3接线柱的有此性质，因此可推测1、3和2、3之间有电容元件。
其中在高频状态下1、3分压更小，因此可推测
1、3接线柱之间为电容元件，
2、3接线柱之间存在电阻分压；
④电感元件“通低频、阻高频”，经过观察和比较，连接1、4和2、4接线柱的有此性质，因此可推测1、4和2、4之间有电感元件。
其中在低频状态下2、4分压更小，因此可推测
2、4接线柱之间为电感元件，1、4接线柱之间存在电阻分压；
⑤1、2和3、4接线柱之间均在高频和低频状态下相差不大，可推测电阻在这之间。
因为1、2黑盒子分压比3、4小，因此可推测1、2接线柱之间为电阻元件，3、4接线柱之间为电阻、电感、电容三个元件串联。
计算如下：
R0=200Ω
R=0.56V/1.12V*200Ω=100Ω
R C=(1.68-1.26)/1.26*200=66.7Ω C=11.94μF
R L=（1.66-1.32）、1.32*200=51.52Ω L=0.01154
黑盒子2
①一直黑盒子2内有三个电磁元件，呈三角形组成。
当接线柱接任意两端时，其余两个串联——当接在电感两端时，电容和电阻串联，电阻影响电容特性；当接在电容两端时，电阻影响电感特性；当接在电阻两端时，电容和电感串联，根据电感和电阻曲线图来分析；
②经过比较三组数据，可得到在1、2接线柱两端，随着频率的增大黑盒子分压越来越大，因此1、2接线柱两端应为电感。
在2、3两端，随着频率的增大黑盒子分压越来越小，因此
2、3接线柱两端应为电容；
③根据电容和电感特性图，黑盒子两端分压可能随着频率的增加而先减（电容分压下降快）后增（电感分压上升快），实验数据吻合这点，因此可判断1、3接线柱之间为电阻。