电路元件伏安特性的测量实验报告答案.doc

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IU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。(a)线性电阻(b)白炽灯丝(c)普通二极管(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。图 1-3测定非线性电阻的伏安特性图 1-2测定线性电阻的伏安特性1k表1-1 测定线性电阻的伏安特性U（V）012345678910I（mA）011.982.993.984.975.966.967.968.949.942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）0.10.20.40.711.522.533.544.55I（mA）10.115.52025.530.537.844.350.355.660.765.670.374.63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)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)0.000.000.000.000.110.321.073.2110.225.6 表1-4 测定二极管的反向特性UD (V)051015202530I (mA)00000004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。UZ+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）00.20.30.40.450.50.550.60.650.70.75I（mA）000000000.10.53.4 （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020V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)012345810121820UZ（V）0-0.99-1.82-2.23-2.50-2.65-2.96-3.09-3.2-3.42-3.48I（mA）0-0.15-0.19-0.74-1.56-2.37-5.06-6.91-8.82-14.49-16.47五、实验预习1. 实验注意事项(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