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1、1实验一 电路元件伏安特性的测量一、实验目的1学习测量电阻元件伏安特性的方法；2掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。二、实验原理在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压 U 与通过该元件的电流 I 之间的函数关系式 If( U)来表示，即用 I U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图 1-1（a ）所示。该直线的斜率只
2、由电阻元件的电阻值 R 决定，其阻值 R 为常数，与元件两端的电压 U 和通过该元件的电流 I 无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值 R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图 1-1（b） 、 （c） 、 （d）所示。在图1-1 中， U 0 的部分为正向特性，U0 的部分为反向特性。OIU(a)线性电阻OII(b)白炽灯丝OIU(c)普通二极管OIU(d)稳压二极管图 1-1 线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线2绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压 U
3、 作用下，测量出相应的电流 I，然后逐点绘制出伏安特性曲线 If (U)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。三、实验设备与器件1.直流稳压电源 1 台2.直流电压表 1 块3.直流电流表 1 块4.万用表 1 块5.白炽灯泡 1 只6. 二极管 1 只7.稳压二极管 1 只8.电阻元件 2 只四、实验内容1测定线性电阻的伏安特性按图 1-2 接线。调节直流稳压电源的输出电压 U，从 0 伏开始缓慢地增加（不得超过 10V） ，在表 1-1 中记下相应的电压表和电流表的读数。表 1-1 测定线性电阻的伏安特性U（V） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10I（ mA） 0 1 1.
4、98 2.99 3.98 4.97 5.96 6.96 7.96 8.94 9.942测定白炽灯泡的伏安特性将图 1-2 中的 1k 线性电阻 R 换成一只 12V，0.1A 的灯泡，重复 1 的步骤，在表 1-2 中记下相应的电压表和电流表的读数。表 1-2 测定白炽灯泡的伏安特性U（V）0.1 0.2 0.4 0.7 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5I（mA）10.1 15.5 20 25.5 30.5 37.8 44.3 50.3 55.6 60.7 65.6 70.3 74.6DIN407+U +RmA+2V 图 1-3 测定非线性电阻的伏安特性图 1-2 测定线性电
5、阻的伏安特性1K+URmA +V 1k33测定半导体二极管的伏安特性按图 1-3 接线，R 为限流电阻，取 200，二极管的型号为 1N4007。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过 35mA，二极管的正向压降 UD+可在00.75V 之间取值。特别是在 0.50.75 之间更应取几个测量点。测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负连线互换，调节直流稳压输出电压 U，从0 伏开始缓慢地增加，其反向施压 UD 可达30V ，数据分别记入表 1-3 和表 1-4。表 1-3 测定二极管的正向特性 UD+ (V) 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0
6、.75I (mA) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.11 0.32 1.07 3.21 10.2 25.6表 1-4 测定二极管的反向特性UD (V) 0 5 10 15 20 25 30I (mA) 0 0 0 0 0 0 04测定稳压二极管的伏安特性（1）正向特性实验将图 1-3 中的二极管 1N4007 换成稳压二极管 2CW51，重复实验内容 3 中的正向测量。U Z+为 2CW51 的正向施压，数据记入表 1-5。表 1-5 测定稳压管的正向特性UZ+（V） 0 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75I（ mA） 0 0 0
7、 0 0 0 0 0 0.1 0.5 3.4（2）反向特性实验将图 1-3 中的稳压二极管 2CW51 反接，测量 2CW51 的反向特 性 。 稳 压 电源 的 输 出 电 压 U 从 0 20V 缓 慢 地 增 加 ， 测 量 2CW51 二 端 的 反向施压 UZ 及 电流 I， 由 UZ 可看出其稳压特性。数据记入表 1-6。表 1-6 测定稳压管的反向特性 U(V) 0 1 2 3 4 5 8 10 12 18 20UZ（V）0 -0.99 -1.82 -2.23 -2.50 -2.65 -2.96 -3.09 -3.2 -3.42 -3.48I（ mA）0 -0.15 -0.19
8、-0.74 -1.56 -2.37 -5.06 -6.91 -8.82 -14.49 -16.47五、实验预习1. 实验注意事项4(1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由 0 缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。(2)直流稳压电源输出端切勿碰线短路。(3)测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程，注意仪表的正负极性。2. 预习思考题(1)线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别？它们的电阻值与通过的电流有无关系？答：线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，电压与电流的关系，符合欧姆定律。线性电阻元件的阻值 R 为常数，与元件两端的电压U 和
9、通过该元件的电流 I 无关。非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值 R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。(2)请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状？答：电阻器是线性电阻，其伏安特性曲线的形状见图 1-1（a）所示。白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等是非线性电阻，它们的伏安特性曲线如图 1-1（ b） 、 （c ） 、 （d ）所示。(3)设某电阻元件的伏安特性函数式为 If（U） ，如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。答：在平面内绘制 xOy 直角坐标系，以 x 轴为电压 U，y 轴为电流 I，计算出电流 I 和电压 U 的数据，根据数据类型，合理地绘制伏安特性曲线。六、实验报告1根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺） 。2根据线性电阻的伏安特性曲线，计算其电阻值，并与实际电阻值比较。3. 必要的误差分析。4. 实验总结及体会。
