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1、实验一 电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。任何一个二端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I=f（U） 来表示，即用 I-U 平面上的一条曲线来表征U(V)1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条 通过坐标原点的直线，如图1-1中a所示， 该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度 越高，阻值
2、也越大，一般灯泡的“冷电阻” 与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍， 所以它的伏安特性如图 1-1 中 b 曲线所示。而反向电压从零一直增加到十多至几十3. 一般的半导体二极管是一个非线性 电阻元件，其伏安特性如图 1-1 中 c 所示。 正向压降很小（一般的锗管约为0.20.3V, 硅管约为0.50.7V）,正向电流随正向压降的升高而急骤上升，伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高， 超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别， 如图1-1中d所示。在反向电
3、压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管 子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加 的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V1DG042万用表FM-47或其他1自备3直流数字毫安表0200mA1D314直流数字电压表0200V1D315二极管IN40071DG096稳压管2CW511DG097白炽灯12V, 0.1A1DG098线性电阻器200 Q, 510Q/8W1DG09四、实
4、验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-2接线，调节稳压电源的输出电压U,从0伏开始缓慢地增加，一直到10V,记下相应的电压表和电流表的读数 UR、I。UUJ-图 1-2图 1-3Ur (V)0246810I (mA)2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图1-2中的R换成一只12V, 0.1A的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。UT (V)0.10.512345I (mA)3. 测定半导体二极管的伏安特性按图1-3接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA,二极管D的 正向施压UD+可在00.75V之间取值。在0.50.75V之间应多取几个测量点。测反向特性
5、时，只需将图 1-3中的二极管D反接，且其反向施压UD_可达30V。正向特性实验数据Ud+(V)0.100.300.500.550.600.650.700.75I (mA)反向特性实验数据Ud (V)0-5-10-15-20-25-30I (mA)4. 测定稳压二极管的伏安特性(1)正向特性实验：将图1-3中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。 UZ+为2CW51的正向施压。U+(V)0.500.600.650.680.700.750.800.85I (mA)(2)反向特性实验：将图1-3中的R换成510Q, 2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源 的输出
6、电压UO从020V,测量2CW51二端的电压UZ_及电流I,由UZ_可看出其稳压特性。Uo(V)Uz (V)I (mA)五、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时刻注意电流表读数不得超过 35mA。2. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性 亦不可接错。六、思考题1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？ 电阻器与二极管的伏安特性有何区别？2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f(U),试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？3. 稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？4. 在图1-3中，设U=2V
7、, Ud+=0.7V,贝9电流表读数为多少？七、实验报告1. 根据各实验数据， 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。(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. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3. 必要的误差分析。4. 心得体会及其他。实验二 基尔霍夫定律的验证一、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。二、原理说明 基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中的
8、任一个节点而言，应有工1=0；对任何一 个闭合回路而言，应有工U=0。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流可调稳压电源030V二路DG042万用表1自备3直流数字电压表0200V1D314基尔霍夫定律实验电路板1DG05四、实验内容利用实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图2-1 接线。1. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图2-1中的I、I2、I3的方向已设定。 三个闭合回路的电压正方向可设为FADEF、ABCDA和FBCEF。2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令U = 6V,
9、 U2=12Vo3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“、”两端。4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值到表1中。5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录到表2中。表 1 KCL被测量IfmA)g(mA)(mA)工I计算值测量值相对误差表 2 KVL回路IUa（V）UAD (V)UDE (V)Uef(v)EU(FADED回路IIUAB (V)Ubc (V)UCD (V)UDA (V)EU(ABCDA)回路IIIUFB (V)Ubc (V)UCE (V)UEF (V)EU(FBCEF)五、实验注意事项1. 本实验线路板系多个
10、实验通用，需用到电流插座。（三个故障按键不得按下。）2. 所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准U2也需测量，不应取电源本身的显示 值。3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测 量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值 但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。六、预习思考题1. 根据图2-1的电路参数，计算出待测的电流I、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验 测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
11、2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何 处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？七、实验报告1. 根据实验数据，选定节点A,验证KCL的正确性。2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。3. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1 、 2两项验证。4. 误差原因分析。5. 心得体会及其他。实验三 叠加原理的验证一、实验目的 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明 叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个
12、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时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（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中 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。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源030V可调二路DG042万用表1自备3直流数字电压表0200V1D314直流数字毫安表0200mV1D315叠加原理实验电路板1DG05四、实验内容实验线路如图3-1所示，用DG05挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。1VineAI nnTRR4Dq; Kjr l T图7-11. 将两路稳压源的输出分别调
13、节为12V和6V,接入U和u2处。2. 令电源单独作用（将开关投向侧，开关K2投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接 电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表3-1。表 3-1测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1(mA)1(mA)(mA)UAB(V)UCD(V)(V)UDE(V)Ufa(V)U,单独作用U2单独作用UW共同作用2U单独作用3. 令U2电源单独作用（将开关0投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录,数据记入表 3-1。4. 令U1和U2共同作用（开关和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入 表 3-1。5. 将U2的数值调至+ 12V,重复上述第3项的测量并记录，数据记入表3-1。6. 将R5（330Q ）换成二极管1N4007 （即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复15的测量过程, 数据记入表3-2。7. 任意按下某个故障设置按键，重复实验内容4的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。 表 3-2测量项目实验内容U1(V)U2(V)I1 (mA)1 (mA)(mA)UAB
