成教电工学4个实验.doc

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 　　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U-I平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。 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。 3、一般的半导体二极管是一个非线性电阻如图1-1中c所示。正向压降很小（一般锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，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 0~30V 1 DG04 2 万 用 表 FM-47或其他 1 自备 3 直流数字毫安表 0~200mA 1 D31 4 直流数字电压表 0~200V 1 D31 5 二 极 管 IN4007 1 DG09 6 稳 压 管 2CW51 1 DG09 7 白 炽 灯 12V，0.1A 1 DG09 8 线性电阻器 200Ω，510Ω/8W 1 DG09 四、实验内容 　　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。 图 1-2 图 1-3 UR（V） 0 2 4 6 8 10 I（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的指示灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。 UL（V） 0.1 0.5 1 2 3 4 5 I（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0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，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） 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I（mA） 37.18 反向特性实验数据： UD-（V） 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（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。UZ+（V） I（mA） （2）反向特性实验：将图1-3中的R换成510Ω，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，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、如果要测定2AP9的伏安特性，则正向特性的电压值应取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的电压值取0，2，4，……，10（V）。 3、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