电路元件伏安特性的测量.docx
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；
掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；
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I＝f(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，U＜0的部分为反向特性。
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I＝f(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
3.98
4.97
5.96
6.96
7.96
8.94
9.94
测定白炽灯泡的伏安特性
将图1-2中的1kΩ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）
U（V）
0.1 0.2 0.40.7 1
1.5 2
2.5 3
3.5 4
4.5 5
I（mA） 10.115.520 25.530.537.844.350.355.660.765.670.374.6
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200Ω，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Ｄ的正向压降UD+可在0～0.75V之间取值。特别是在0.5～0.75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
0.00
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
－30
I(mA)
0
0
0
0
0
0
0
测定稳压二极管的伏安特性
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
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)
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.