一个典型的电学“黑盒子”实验的分析与研究

蒋明灿

（遵义市第四中学，贵州 遵义 563000）

“黑盒子”实验题是国际物理奥林匹克竞赛常见实验试题。本文提供了一个最常见的电学“黑盒子”实验题，虽然连线结构简单，但因电学元件性质不同，其解题方法，难度差别较大。以下对这一“黑盒子”实验题进行分析与研究，以供物理实验教学或物理竞赛培训作为参考。

一、试题和解法

题目：给定一个“黑盒子”，内有三个未知电学元件z1、z2、z3，接法如图1所示，只有三个脚露在盒外，属电学元件星形连接方式。

图1 黑盒子示意图

试题1：用指针式多用表判断黑盒子中的3个电学元件，它们分别可能为一个电阻、一个电容、一个二极管。若是二极管，说出其露出端是正极还是负极。

解题方法

（1）用多用表电阻档判断电阻。

若交换表红黑棒前后两次所测阻值相同，则该元件为电阻。

（2）用多用表电阻档判断有无二极管。

若有，则交换表棒前后两次所测电阻相差很大（二极管反向电阻远大于其正向电阻）。

（3）用多用表电阻档判断有无电容。

若测出是断路，但有充放电现象，即指针有一定偏转后再回到“∞”，则为电容。

图2 测试电路

（4）区别电阻与电感（需使用信号发生器）。

它们的区别在于通过频率可调的交流电时，电阻元件的阻值不变而电感元件的感抗（ZL=ωL）随交流频率的改变而变化。

（5）将多用表与待测元件组成一个测试电路，如图2所示。图中i、j表示所测元件脚标。

测试结果见表1。

表1 试题1电子元件测试结果

由表1结论与分析可推断元件Z1为二极管D，元件Z2、Z3分别为电容C和电阻R。……