电学元件的伏安特性

1、电学元件伏安特性的测量目的1掌握测量伏安特性的基本方法2正确使用电压表、电流表、滑线变阻器和电阻箱。仪器用具电压表 电流表 电阻箱 滑线变阻器 稳压电源 待测电阻 待测二极管 开关 导线原理1电学元件的分类图1 线性元件的伏安特性图2 非线性元件的伏安特性 当在一电学元件两端加上直流电压，元件内就会有电流通过。通过元件的电流与端电压之间一一对应的函数关系称为电学元件的伏安特性。以电压和电流分别为横坐标和纵坐标作出的曲线，称为该元件的伏安特性曲线。伏安特性所遵循的规律，就是该元件的导电特性。若所得结果为一条直线，如图1所示，这类元件称线性元件，如碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。若为一曲线，如图

2、2所示，这类元件称为非线性元件，如半导体二极管、稳压管等。2实验电路的的比较与选择 伏安法测电阻是研究物质电学特性的常用方法。它即可以测线性电阻也可以测非线性电阻。其优点是测量范围宽，适用性广，且只要知道被测元件两端电压U及流过它的电流I，由欧姆定律就可计算出电阻R来。但是，在实际测量中，由于电表内阻的影响，根据算出的阻值不是待测电阻的真实值。+VAVA(a)(b)图3如果按图3(a)所示的电流表外接法测量，电压表的读数U等于待测电阻Rx两端的电压Ux，电流表的读数I不等于Ix，而是I = Ix + Iv 。Rx是线性元件，因此 （1） 如果（电压表的内阻），则，因此可将-1用二项式定理展开，

3、略去二次幂以上的项后，式（1）变为 （2）Rx/Rv是电压表内阻给测量结果带来的相对误差。由式（2）可见，电流表外接时，若用U / I 作为被测电阻值，则比实际值Rx略小些，应作以下修正。若RV值已知。则 （3）对于电流表内接法，由图3（b）可知 （4）其中，RA为电流表的电阻，为电流表的内阻给测量带来的相对误差。由式（4）可见，若简单地用U/I值作为被测量电阻值，则比实际值Rx略大些，应作如下修正。若RA值已知，则 （5）综上所述，不论哪种连接法，误差总是难免的。该误差是由选用的实验方法引起的，故称为“方法误差”。用伏安法进行测量时，应根据被测电阻的阻值范围及所用电表的内阻来合理选择电路，使

4、“方法误差”尽可能减小，通常可作如下选择：由式（4）可知，当时，接入误差才可以忽略不计, 宜采用电流表内接法，此时，R Rx；由式（2）可知，当时，宜采用电流表外接法，接入误差才可以忽略不计，此时，R Rx。对于既满足，又满足的电阻，两种方法均可采用。实验内容和步骤一 测量电阻的伏安特性曲线及Rx值待测电阻约为100，采用电流表的内接法，其电路如图（4）。1电源电压E为3V，合理地选择电流表和电压表的量程，按图（4）联接好电路。 2经教师检查无误后，接通电源，调节滑线变阻器，使电压表的指示值为表1所列，测出相应得电流值，填入表1。表1U(V)0.501.001.502.002.503.00I(

5、mA)升I(mA)降I(mA)平均3作伏安特性曲线。用作图法求出值，再由式（5）求出值。4. 用逐法求值 再由式（5）求出值。 将上述两种方法得出的和值进行比较，作误差分析。二测量晶体二极管伏安持性曲线晶体二极管由PN结构成。它有正、负两个极,具有单向导电的性能。即它的正、反方向的电阻值相差很大。对小功率晶体二极管来说，正向电阻般只有几十到几百欧，反向电阻则有几百至几千欧，其值无论正向、反向都不是定值与所加电压有关，其伏安特性曲线是非线性的。1测量晶体二极管正向伏安持性曲线电源电压E 用1.5V，合理地选择好电流表和电压表的量程，然后按图5连接好电路。经教师检查无误后，方可接通电源。调节滑线变阻器，使电压表的指示值为0.00V、0.10V 、0.20V、0.30V、直到电流达到最大允许电流为止(电流变化大的地方电压值的间隔应取小些)。测出相应的电流值，填入表2中。作出二极管正向伏安特性曲线。表2U(V)0.100.200.300.400.500.520.540.560.580.600.62I(mA)升I(mA)降I(mA)平均思考题1 若测量晶体二极管反向伏安持性曲线, 电流表的接法与测正向时是否相同, 为什么?2 有一个12 V、15W的钨丝灯泡，已知加在灯泡上的电压与通过