电路元件伏安特性的测量

实验一电路元件伏安特性的测量

一、实验目的

1、熟悉万用表的使用方法。

2、加深理解线性电阻的伏安特性与电流、电压的参考方向。

3、加深理解非线性电阻元件的伏安特性。

4、加深对理想电源、实际电源伏安特性的理解。

二、实验设备和器材

直流可调稳压电源0～30 V

万用表MF-500型

电位器 1 kΩ

电阻器100Ω，510Ω，1000Ω

二极管IN4007

三、实验原理与说明

1、线性电阻是双向元件，其端电压u与其中的电流i成正比，即u = Ri，其伏安特性是u—i 平面内通过坐标原点的一条直线，直线斜率为R，如实验图1-1所示。

2、非线性电阻如二极管是单向元件，其u、i的关系为

)1

(-

=u

S

e

I

iα，其伏安特性是u—i

平面内过坐标原点的一条曲线，如实验图1-2所示。

3、理想电压源的输出电压是不变的，其伏安特性是平行于电流轴的直线，与流过它的电流无关，流过它的电流由电源电压U s与外电路共同决定，其伏安特性为平行于电流轴的一条直线，如实验图1-3所示。。

4、实际电压源为理想电压源U s与内阻R s的串联组合。其端口电压与端口电流的关系为：U = U s -R s I,伏安特性为斜率是R s的一条直线，如实验图1-4所示。

四、实验内容及步骤

1、学习万用表的使用

用万用表测量线性电阻、直流电流和直流电压，测量电路如实验图1-5所示。

（1）用直接法测电阻R1 = 100Ω，R2= 510Ω，R3= 1000Ω。

（2）按实验图1-5接好电路，用万用表测量电压U s、U1、U2,电流I、I1、I2。

（3）用间接法求电阻R1、R2、R3、R（总）。

（4）自制表格填入相关数据。

2、测量线性电阻的伏安特性

（1）按实验图1-6接线，检查无误后，接通电源。

（2）调节直流电源的输出电压，使U分别为实验表1-1所列数据，测量相应的I值填入表中。

（3）画出线性电阻的伏安特性曲线。

实验表1-1

3、测量非线性电阻元件的伏安特性

（1）按实验图1-7接好电路，检测无误后接通电源。

（2）依次调节直流电源的电压为实验表1-2中U s相应数据，分别测量对应的二极管电压U及流过二极管电流I，填入实验表1-2中。

（3）将二极管反接，重复步骤（2）。

（4）画出二极管的伏安特性曲线。

实验表1-2

4、测量理想电压源的伏安特性

（1）按实验图1-8接好电路，检查无误后接通电源，固定直流电源的输出电压U = 6 V。

（2）调节可变电阻，使电流I分别为实验表1-3中数据，测量电压U分别填入表中。

（3）画出理想电压源的伏安特性曲线。

实验表1-3

5、测量实际电压源的伏安特性

（1）按实验图1-9接好电路，检查无误后接通电源，300Ω作电源内阻。

（2）调节直流电源电压为8 V ，调节可变电阻使电路中电流I 分别为实验表1-4中数据，

测量相应电压U 。

（3）画出实际电压源的伏安特性曲线。

实验表1-4

五、实验注意事项

1、测量二极管正向特性时，稳压电源输出应从小到大逐渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过35 mA 。

2、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？

2、设某器件的伏—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？

七、实验报告

1、根据各实验数据，分别在方格纸上绘制出光滑的伏—安特性曲线。其中二极管和稳压二极管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取不同的比例尺。

2、根据实验结果，总结、归纳出被测元件的伏—安特性。