电路元件伏安特性的测绘
任务2 电路元件伏安特性的测绘
模块一 直流电路分析及测量任务二 电路元件伏安特性的测绘一、任务描述欧姆定律是电工技术分析中最重要的基本定律之一，使用的频率最高。
通过任务一中电压、电流测量过程中正负值的出现，对电压、电流参考方向有了进一步认识，在此基础上对欧姆定律的学习过程就有了一个全新的认识，为分析电路打下基础。
二、任务分析通过实训项目训练，完成线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘，正确理解欧姆定律的真正含义；通过电路在不同工作状态下电压、电流的测试，达到能够判断电路的工作状态，避免发生不正常的工作状态，造成电器损坏或火灾事故的发生。
三、相关知识（一）欧姆定律 1．欧姆定律按图1-2-1连接电路。
电源的输出电压U ，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V ，用电压表与电流表测量电压与电流。
测量结果会发现，在一段电阻电路中，施加于电阻元件上的电压与通过它的电流成正比，即欧姆定律。
UI R=或 U I R =；I GU = （1-2-1） 在国际单位制中，电压的单位为伏特（V ），电阻的单位为欧姆（Ω），电流的单位为安培（A ）。
上式（1-2-1）是在电压、电流关联参考方向时的表达式。
若是非关联参考方向时，应写成；U IR =- 或 I G U =- （1-2-2）1G R=（1-2-3） 图1-2-1 欧姆定律的验证G 是电阻的倒数，称为电导，单位是西门子（S ）。
为了分析问题的简便，通常取关联参考方向。
2．电阻元件伏安特性的测绘欧姆定律说明流过线性电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系（V oltage Current Relation ），反映了电阻元件的特性，这一特性称之为伏安特性，记为VCR 。
在u i -坐标平面上画出元件的电压与电流的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线。
如图1-2-4所示。
晶体二极管的伏安特性是一条曲线。
（二）电路的工作状态实际电路可能有三种状态：开路状态、短路状态、负载状态。
实验：电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量
实验：电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量小伙伴们！今天咱们要一起捣鼓一个超酷的小实验——电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量。
这名字听起来是不是有点高大上？其实没那么吓人啦。
咱先来说说为啥要做这个实验呢。
就好比你想了解一个人的脾气秉性一样，对于电路元件，我们得知道它在不同电压下电流是怎么个情况，这就是伏安特性嘛。
电源呢，也得搞清楚它在接上不同负载的时候，输出电压和电流是咋变化的，这就是电源外特性。
这就像你要了解一个工具，得知道它在各种情况下的表现，这样才能更好地使用它，对吧？那咱们开始动手吧。
首先得准备好实验器材，这就像大厨做菜得先备好食材一样。
电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电阻等等，一样都不能少。
这些东西就像是一群小伙伴，每个都有自己的任务呢。
比如说那个滑动变阻器，我觉得它就像一个调皮的小精灵，可以灵活地改变电路中的电阻大小。
当我们把电路连接好后，就像是搭建了一个小小的电力王国。
电流表就像一个忠诚的卫士，随时报告电流的大小；电压表呢，像是一个安静的观察者，默默地测量着电压。
我给你们讲个我之前的事儿啊。
有一次我做类似的实验，我就特别马虎，连线的时候接错了一个地方。
结果呢，那数据乱得一塌糊涂，就像一群没头的苍蝇到处乱窜。
当时我那个懊恼啊，恨不得敲自己的脑袋几下。
所以啊，大家连线的时候一定要小心谨慎，可别像我当时那样冒失。
那怎么测量电路元件的伏安特性呢？咱们就通过改变滑动变阻器的值，然后分别读取电流表和电压表的值。
这个过程可能有点繁琐，就像走迷宫一样，得一步一步慢慢来。
对于电源外特性的测量呢，也是类似的方法。
但是这里面可能会有一些小陷阱哦。
比如说电源本身有内阻，这就像一个隐藏在暗处的小怪兽，会影响我们的测量结果。
所以我们得想办法把这个内阻的影响考虑进去。
这时候有人可能会问了，那怎么才能知道自己测量得准不准呢？这是个好问题！咱们可以多测量几次，取平均值，就像考试的时候多检查几遍答案一样。
电路元件伏安特性的测绘
万用表直流毫安挡
mA
COM
R=2R010KW
万用表直流电压挡
V
COM
+
+ US
测流孔
D 1N4007 UO
-
-
表1-3 正向特性实验数据（UD：二极管正向电压）
UD (V)
0
I2（021/m6/2A1 ）
0.2 0.4 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75
22
接线图3
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量程
600 mV~1000 V 600 mV~1000 V 600 μA~20 A 600 μA~20 A 600 Ω~60 MΩ 6 nF~6 mF 10 Hz~60 MHz -40 ℃~1000 ℃ -40 ℉ ~1832 ℉
基本精度
±（ 0.3%+2 ） ±（ 0.6%+5 ） ±（ 0.5%+3 ） ±（ 1.0%+5 ） ±（ 0.5%+2 ） ±（ 2%+5 ） ±（ 0.1%+3 ） ±（ 1%+3 ） ±（ 1.5%+5 ） 14
2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性
3. 必要的误差分析
4. 心得体会及其他。
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3
i (mA) c、d
a b
-15 -10 -5c Nhomakorabea0.5 1
u (V)
b
d
a
各种元件的 u～i 特性
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4
三、实验设备
序 号
名称
型号 /规格
1
可调直流稳压电源 GPS3303C
实验七 线性和非线性电学元件伏安特性的测量
实验七线性和非线性电学元件伏安特性的测量本实验主要通过测量不同电学元件的伏安特性，了解电流-电压关系及其特点，并对线性与非线性元件进行区分。
同时，通过实验掌握伏安表和示波器的使用方法。
一、实验器材1. 直流电源2. 电阻箱3. 伏安表4. 示波器5. 切换开关6. 电路板7. 线性电阻、电流表等二、实验原理1. 线性电阻的伏安特性线性电阻是最基本的电阻元件，其伏安特性的特点是与电流成正比，即Ohm定律： U = IR其中，U为电压，I为电流，R为电阻值。
在实验中，通过调整电源输出电压，改变电路中的电流值，并通过伏安表测量电阻两端的电压，然后求解电阻的电压-电流关系，并绘制成伏安特性曲线。
除了线性电阻外，还有一些电学元件，如二极管、三极管、电容、电感等，它们的伏安特性不是线性的，即非线性元件。
其中最常见的是二极管。
其伏安特性的特点是在正向偏置情况下，电压很小时电流几乎不流动；但当电压超过一定值时，电流急剧增加。
而在反向偏置情况下，电流很小，电压增加时，电流也几乎不发生变化，称为反向饱和区。
三、实验步骤1. 准备实验器材并接线。
将直流电源连接到电路板上的正负极，将电阻箱、伏安表、电阻与电路板连接，并用切换开关选择要测量的电路。
选取二极管作为样品，通过调整直流电源输出电压来改变二极管的正向偏置电压，记录电流与电压数据。
描绘二极管的伏安特性曲线。
4. 数据处理与分析以伏安特性曲线为依据，对线性电阻和非线性元件进行分类，并分析非线性元件的工作原理。
四、实验注意事项1. 操作时注意电路的连接情况，避免拧错导致损坏实验器材。
2. 正确选择伏安表的测量范围，以避免仪器烧毁。
3. 电阻、二极管等元件的选取应合适，避免输出电压超过测量范围。
4. 实验完毕后，应及时关闭电源及伏安表电源，避免电路出现短路等危险。
直流电路元件伏安特性的测绘实验报告
一、实验目的与要求1、认识常用电路元件。
2、掌握万用表、电路原理实验箱的使用方法。
3、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘方法二、实验原理与仪器（一）实验原理1.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I=f（U）来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表示，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
图1.1线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。
2.用“伏安法”测量电阻根据欧姆定律可用“伏安法”测量电阻，即R=U/I。
但由于电压表和电流表内阻的存在，测量结果将存在误差。
用“伏安法”测量电阻有图A和图B两种接线方式，用图A测出的结果实际上是被测电阻R与电流表内阻R I之和，而用图B测出的却是被测电阻R与电压表内阻R V并联的结果。
当然，若R I<<R，或R V>>R则图2.2和图2.3有U/I≈R。
图2.2 图2.33.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中b所示。
正向压降很小（一般的锗管约为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几伏至几十伏时，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，如果反向电压加得过高，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，但其反向特性特别，如图1-1中c所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向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，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。
管子的稳压值稳定时，电流有一定的范围，电流超过此范围的极限值时稳压管会被反向击穿----电压骤降，这时须尽快去掉电源，管子短时击穿后可自行恢复。
电路原理实验 实验1 电路元件伏安特性的测绘.
暨南大学本科实验报告专用纸(附页)暨南大学本科实验报告专用纸课程名称电路原理成绩评定实验项目名称电路元件伏安特性的测绘指导教师李伟华实验项目编号 08063034901 实验项目类型验证型实验地点暨南大学珠海学院电路原理实验室学生姓名学号学院系专业实验时间年月日午～月日午温度℃湿度一、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逐点测试法3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、实验要求1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。
（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性3. 必要的误差分析4. 完成后面的思考题，心得体会及其他。
三、原理说明任何一个电器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I-U 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中b曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1中 c所示。
图1《电路原理》课程实验报告第1页（共6） U(V)暨南大学本科实验报告专用纸(附页)正向压降很小（一般的锗管约为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。
电路元件伏安特性的测绘 实验报告
广东第二师范学院学生实验报告院（系）名称班别姓名专业名称学号实验课程名称 电路与电子线路实验 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 实验时间实验地点 实验成绩指导老师签名一、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逐点测试法； (3) 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法.二、实验仪器： (1) 电路实验箱一台(2) 万用表一块,2AP9二极管一个，2CW51稳压管一个,不同阻值线性电阻器若干。
三、实验内容及步骤：1．测定线性电阻器的伏安特性按图3-3接线，调节稳压电源的输出电压U,从0V 开始缓慢地增加,一直到10V ，在表3—1记下相应的电压表和电流表的读数U R 和I 。
表3-1 测定线性电阻的伏安特性U R /V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I/mA1。
142.183。
224.275.226。
10 7。
128.139.1410。
162．测定半导体二极管的伏安特性按图3—4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25mA ，二极管D 的正向压降U D+可在0~0.75V 之间取值。
在0.5～0.75V 之间应多取几个测量点.做反向特性实验的时候，只需将图1—3中的二极管D 反接，且其反向电压可加到30V 左右。
表3-2 测定二极管的正向特性U D+/V 0 0。
2 0.4 0。
45 0.5 0.55 0.60 0。
65 0.70 0。
75图3-4 二极管伏安特性测试 图3-3 线性电阻伏安特性测试I/mA 0 0 0.01 0.07 0.26 0.73 2。
05 6.03 17。
85 56.0表3-3 测定二极管的反向特性U D-/V 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30I/mA 0 0 0—0.001-0。
001-0.002 -0.0023．测定稳压二极管的伏安特性(1)正向特性实验将图3-4中的二极管1N4007换成稳压二极管2CW51，重复实验内容2中的正向测量。
伏安特性的测绘
实验过程（1）测绘线性电阻伏安曲线
1、线性电阻:伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线 段，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。（1） 选择实验板PEE4、可调直流稳压源、直流数字毫安表按 下图用插线将其连接 （2）调节直流稳压源输出电压从 0开始慢慢调节一直到10伏记下 相应的电压表和电流表的读数在 下表中，电压值由万用表测得。
实验过程（4）测稳压二极管
按下图接线，只是将二极管换成稳压二极管。 重复实验程（3）的步骤
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
BYE
实验报告要求
实验目的 任务分析及实验原理 实验操作过程（步骤）及数据记录 数据处理与分析（作图法---特性曲线） 实验结果分析及实验总结 实验仪器记录（名称、型号、编号等）
报告中完成以下思考题： 线性电阻和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？
数据处理----特性曲线
用列表法可以把所有的实验数据有序地集中 在一起，以便对其进行观察和分析。因此这 就需要把表格中的数据作为点的坐标放在坐 标系中，然后用线段将这些点连接起来，形 成一条直线（或曲线）。用这样的方法绘制 的曲线叫做描点法，绘制的曲线叫电路的特 性曲线。用特性曲线描述实验结果，具有直 观完整、可获取更多信息的优点，但在绘制 时要注意以下几点：
实验原理
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I-U 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。
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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I-U 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3-1中b曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性 图1-1
电阻元件，其伏安特性如图3-1中 c所示。正向压降很小（一般的锗管约为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3-1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的极限值，否则管子会
被烧坏。
三、 实验设备
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。
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的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。
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
反向特性实验数据
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。
（2）反向特性实验：将图1-3中的R换成1KΩ，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。
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。