电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)

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 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

2、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。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

3、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。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 10 i（ma）0 1 1.98 2.99 3.

4、98 4.97 5.96 6.96 7.96 8.94 9.94 2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 5 i （ma ） 10.1 15.5 20 25.5 30.5 37.8 44.3 50.3 55.6 60.7 65.6 70.3 74.6 3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din4007+u+rma+200v图

5、 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urma1k+v1k3 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 0.75 i (ma)0.00 0.00 0.00 0.000.11 0

6、.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 30 i (ma) 0 0 0 0 0 0 0 4测定稳压二极（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）0 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 i（ma）0 0 0 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

7、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) 0 1 2 3 4 5 8 10 12 18 20 uz（ v）0 -0.99 -1.82 -2.23 -2.50 -2.65 -2.96 -3.09 -3.2 -3.42 -3.48 i（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

8、)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。4 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