电工实训3 电路元件伏安特性测试与电源外特性测量
电路元件伏安特性的测量（实验报告答案）
电路元件伏安特性的测量（实验报告答案）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；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。
(a)线性电阻(b)白炽灯丝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。
2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。
电工学实验-电路元件伏安特性的测绘
02
实验原理
电路元件伏安特性的定义与分类
定义
电路元件的伏安特性指的是元件 两端电压与通过元件的电流之间 的关系特性。
分类
线性元件和非线性元件。线性元 件的伏安特性可以用一条直线表 示，而非线性元件的伏安特性则 不能用一条直线表示。
测绘电路元件伏安特性的基本方法
01
02
03
逐点测绘法
逐点记录电压和电流值， 然后绘制出伏安特性曲线。
加强理论与实践结合
在未来的学习和实践中，我将更加注重理论与实践的结合，通过实际操作和项目实践来加 深对理论知识的理解和应用。
感谢您的观看
THANKS
注意观察和记录实验过程中的 异常现象，以便后续分析。
数据记录和处理
详细记录实验过程中测量的电压和电 流数据。
通过数据处理软件或表格进行数据分 析和处理，得出结论。
根据记录的数据绘制伏安特性曲线， 分析电路元件的特性。
04
实验结果分析
数据整理与图表绘制
数据整理
将实验测得的数据进行整理，包括电 流、电压、电阻等参数，确保数据的 准确性和完整性。
搭建实验电路
根据实验要求选择适 当的电路元件，如电 阻器、电感器、电容 器等。
接入电源和测量仪表， 确保电路连接正确无 误。
在实验电路板上合理 布局电路元件，并使 用导线连接它们。
进行实验测量
开启电源，逐渐调节滑动变阻 器，观察并记录电路元件的伏 安特性数据。
在不同阻值的条件下，重复进 行实验测量，以获得更全面的 数据。
图表绘制
根据整理后的数据，绘制电流-电压曲 线图，清晰地展示电路元件的伏安特 性。
电路元件伏安特性的分析
线性元件分析
电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)
电路元件伏安特性的测量（实验报告答案）一、实验目的1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；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五、实验预习1. 实验注意事项(1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由 0 缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。
(2)直流稳压电源输出端切勿碰线短路。
(3)测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程，注意仪表的正负极性。
电路实验报告一(伏安特性的测量)
U
I
U
I
锗二极管
I
硅二极管
稳压管
0.4
0.20.60.81
-5
-10
图1-1 线性电阻的图1-2白炽灯泡的图1-3 二极管、稳压管的伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线
图1-4理想电压源的输出特性曲线图1-5实际电压源的输出特性
图1-6 伏－安特性实验线路
实验电路图
直
流
稳
压
电
源
mA
V
200Ω
+
-
实验步骤
１、测量线性电阻的伏－安特性。
按图1-6接线，调节直流稳压电源的输出（从小到大），分别测出电阻Ｒ的电流和电压。
２、测量白炽灯泡的伏－安特性。
将电阻去掉，接入白炽灯泡，调节直流稳压电源的输出（注意：白炽灯泡的最大电压值），分别测出白炽灯泡的电流和电压。
３、测量二极管的伏－安特性。
将白炽灯泡去掉，接入二极管（注意二极管的导通方向），调节直流稳压电源的输出（注意：锗二极管导通电压0.4V，硅二极管导通电压0.7V），分别测出二极管的电流和电压。
４、测量稳压管的伏－安特性。
将二极管去掉，接入稳压管（注意稳压管的方向），调节直流稳压电源的输出（注意：稳压管最大稳压电压），分别测出稳压管的电流和电压。
（选做）
二、数据分析处理（参照实验教材“实验报告”要求分析处理）
误差分析：误差主要是万用表的内阻
三．思考题（参照实验教材“思考题”要求回答问题）。
电路实验报告_3
实验一电路元件伏安特性的测试一、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试方法3.熟悉实验台上直流电工仪表和设备的使用方法二、原理说明电路元件的特性一般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。
电阻元件是电路中最常见的元件，有线性电阻和非线性电阻之分。
实际电路中很少是仅由电源和线性电阻构成的“电平移动”电路，而非线性器件却常常有着广泛的使用，例如非线性元件二极管具有单向导电性，可以把交流信号变换成直流量，在电路中起着整流作用。
万用表的欧姆档只能在某一特定的U和I下测出对应的电阻值，因而不能测出非线性电阻的伏安特性。
一般是用含源电路“在线”状态下测量元件的端电压和对应的电流值，进而由公式R＝U/I求测电阻值。
1.线性电阻器的伏安特性符合欧姆定律U＝RI，其阻值不随电压或电流值的变化而变化，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，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
图1-1 元件的伏安特性2.白炽灯可以视为一种电阻元件，其灯丝电阻随着温度的升高而增大。
一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可以相差几倍至十几倍。
通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，即对一组变化的电压值和对应的电流值，所得U/I不是一个常数，所以它的伏安特性是非线性的，如图1-1(b)所示。
3.半导体二极管也是一种非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1(c)所示。
二极管的电阻值随电压或电流的大小、方向的改变而改变。
它的正向压降很小（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剧上升，而反向电压从零一直增加到十几至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
发光二极管正向电压在0.5～2.5V 之间时，正向电流有很大变化。
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。
电学实验论文电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量
基本电学实验论文实验一电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量一、实验目的1、学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线2、学习测量电源外特性的方法3、掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法4、学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法二、实验设备名称数量型号1、直流恒压源恒流源1台自备2、数字万用表2台自备3、电阻11只1Ω×1 5.1Ω×110Ω×120Ω×1 47Ω×2100Ω×2200Ω×1 1kΩ×1 3kΩ×14、白炽灯泡1只12V/3W5、灯座1只M=9.3mm6、稳压二极管1只2CW567、电位器1只470 /2W8、短接桥和连接导线若干SJ-009和SJ-3019、九孔插件方板1块SJ-010三、实验原理与说明1、电阻元件(1) 伏安特性二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。
通过一定的测量电路，用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。
通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法(简称伏安法)。
把电阻元件上的电压取为纵(或横)坐标，电流取为横(或纵)坐标，根据测量所得数据，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
(2) 线性电阻元件线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。
在关联参考方向下，可表示为：U=IR，其中R为常量，称为电阻的阻值，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。
如图1-1(a)所示。
(3) 非线性电阻元件非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R 随着其电压或电流的改变而改变，就是说它不是一个常量，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图1-1(b)所示。
(4) 测量方法在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压，测量出流过该元件中的电流；或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流，测量该元件两端的电压，便得到被测电阻元件的伏安特性。
电工实训3电路元件伏安特性测试与电源外特性测量
电工实训三 电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量一． 实训目的1． 学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线 2． 学习测量电源外特性的方法3． 掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法4． 学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法二． 实训原理 1． 电阻元件 （1） 伏安特性二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。
把电阻元件上的电压取为纵（或横）坐标，电流取为横（或纵）坐标，根据测量所得数据，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
（2） 线性电阻元件线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。
在关联参考方向下，可表示为：U=IR ，其中R 为常量，称为电阻的阻值，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。
如图3-1（a ）所示。
（3） 非线性电阻元件非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R 随着其电压或电流的改变而改变，即它不是一个常量，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图3-1（b ）所示。
(a) 线性电阻的伏安特性曲线 (b) 非线性电阻的伏安特性曲线图3-1 伏安特性曲线2． 直流电压源 （1） 直流电压源理想的直流电压源输出固定幅值的电压，输出电流大小取决于所连接的外电路，因此其外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图3-2（a ）中实线所示。
实际电压源的外特性曲线如图3-2（a ）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us 和内电阻Rs 相串联的电路模型来表示，如图3-2（b ）所示。
图中角θ越大，说明实际电压源内阻Rs 值越大。
实际电压源的电压U 和电流I 的关系式为： I R U U S S ⋅-= 式（3-1）（2） 测量方法将电压源与一可调负载电阻串联，改变负载电阻R2的阻值，测量出相应的电压源电流和端电压，便可以得到被测电压源的外特性。
图3-2 电压源特性三．实训设备名称数量型号1．双路可调直流电源1块301210462．直流电压电流表模块1块301110473．电阻13只1Ω*1 5.1Ω*1 10Ω*122Ω*1 51Ω*2 100Ω*2220Ω*1 1kΩ*14．白炽灯泡1只12V/0.1A5．灯座1只M=9.3mm6．短接桥和连接导线若干P8-1和501487．实验用9孔插件方板1块297mm ×300mm四．实训步骤1．测量线性电阻元件的伏安特性（1）按图3-4接线，取R L=51Ω，Us用直流稳压电源，注意应先将稳压电源输出电压旋钮置于零位。
实验三电路元件伏安特性的测定
实验三电路元件伏安特性的测定一、实验原理电路元件的伏安特性是指在一定的电压下，元件所承受的电流大小的特性，也就是说，对于一个电路元件，它承受的电流大小是随着电压变化而变化的，在电压变化的过程中，元件所承受的电流的大小也会随之变化。
用伏安特性图表示电路元件的伏安特性，该图是一条由电流和电压组成的曲线，它描述了电路元件在不同电压下所产生的不同电流的大小关系。
在现实中，通常会有一些电路元件不符合欧姆定律，即电流I不能简单地通过单位电压V，而应该使用非线性模型来描述其伏安特性。
这种模型称为理想二极管特性模型，该模型的伏安特性曲线是一个非线性曲线，可以表示为：I = Is(e^(V/T)-1)。
其中，I是电流，V是电压，T是温度，Is是二极管正向饱和电流。
二、实验目的本次实验旨在通过测定不同电路元件的伏安特性，来研究不同电路元件在不同电压下所承受的电流大小，并通过实验数据来验证电路元件的理论伏安特性图中的线性或非线性特性。
三、实验器材与设备1.数字万用表2. 电源3. 变阻器4. 二极管5. 电阻6. 电容7. 充电电路电路元件的伏安特性是指电路元件在不同电压下所产生的不同电流的大小关系，即I-V曲线。
2. 二极管的伏安特性普通二极管有正向和反向两种工作状态，其伏安特性图如下所示：（1）正向偏置普通二极管在正向偏置状态下，氧化物堆叠层将通电，拉近了正负离子距离，电子就越容易穿过PN结，正向偏置的电路中，二极管之间具有几乎恒定的电压0.6~0.7 V，可以达到开关效果。
当二极管处于反向偏置的状态时，随着反向电压不断增加，PN结会不断扩散，增加的电子和空穴不断被分开，在达到一定电压下，出现击穿现象，此时的反向电流远大于漂移电流。
因此，在使用二极管的过程中，需注意不要使其承受过高的电压。
五、实验步骤1. 电阻的伏安特性的测定（1）将变阻器选择为10 kΩ，将短接线接在变阻器的输出端，将长接线连接在电源的正极上，另一根短接线连接到变阻器的输入端。
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电工实训三 电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量
一． 实训目的
1． 学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线 2． 学习测量电源外特性的方法
3． 掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法
4． 学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法
二． 实训原理 1． 电阻元件 （1） 伏安特性
二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。
把电阻元件上的电压取为纵（或横）坐标，电流取为横（或纵）坐标，根据测量所得数据，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
（2） 线性电阻元件
线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。
在关联参考方向下，可表示为：U=IR ，其中R 为常量，称为电阻的阻值，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。
如图3-1（a ）所示。
（3） 非线性电阻元件
非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R 随着其电压或电流的改变而改变，即它不是一个常量，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图3-1（b ）所示。
(a) 线性电阻的伏安特性曲线 (b) 非线性电阻的伏安特性曲线
图3-1 伏安特性曲线
2． 直流电压源 （1） 直流电压源
理想的直流电压源输出固定幅值的电压，输出电流大小取决于所连接的外电路，因此其外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图3-2（a ）中实线所示。
实际电压源的外特性曲线如图3-2（a ）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us 和内电阻Rs 相串联的电路模型来表示，如图3-2（b ）所示。
图中角θ越大，说明实际电压源内阻Rs 值越大。
实际电压源的电压U 和电流I 的关系式为： I R U U S S ⋅-= 式（3-1）
（2） 测量方法
将电压源与一可调负载电阻串联，改变负载电阻R2的阻值，测量出相应的电压源电流和端电压，便可以得到被测电压源的外特性。
图3-2 电压源特性
三．实训设备
名称数量型号
1．双路可调直流电源1块30121046
2．直流电压电流表模块1块30111047
3．电阻13只1Ω*1 5.1Ω*1 10Ω*1
22Ω*1 51Ω*2 100Ω*2
220Ω*1 1kΩ*1
4．白炽灯泡1只12V/0.1A
5．灯座1只M=9.3mm
6．短接桥和连接导线若干P8-1和50148
7．实验用9孔插件方板1块297mm ×300mm
四．实训步骤
1．测量线性电阻元件的伏安特性
（1）按图3-4接线，取R L=51Ω，Us用直流稳压电源，注意应先将稳压电源输出电压旋钮置于零位。
（2）调节稳压电源输出电压旋钮，使电压Us分别为1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、9.8V，并测量对应的电流值和负载R L两端电压U，数据记入表3-1。
然后断开电源，稳压电源输出电压旋钮置于零位。
表3-1 线性电阻的伏安特性测试
图3-4 线性电阻元件的实验线路图3-5 非线性电阻元件的实验线路
（3）根据所测数据，绘制出R L= 51Ω电阻的伏安特性曲线。
先取点，再用光滑曲线连接各点。
2.测量非线性电阻元件的伏安特性
（1）按图3-5接线，非线性电阻元件为12V/0.1A小灯泡。
（2）调节稳压电源输出电压旋钮，使其输出电压分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11V，注意输出电压勿超过12伏，否则易损坏元件。
测量电路电流值I及灯泡两端电压U，将数据记入表3-2。
断开电源，将稳压电源输出电压旋钮置零位。
表3-2 非线性电阻元件的伏安特性测试
（3）根据测得的数据绘制出白炽灯的伏安特性曲线。
2．测量直流电压源的伏安特性
（1）按图3-6接线，将直流稳压电源视作直流电压源，取R=100Ω。
（2）稳压电源的输出电压调节为Us=10V，改变电阻R L的值，使其分别为100Ω、51Ω、22Ω、10Ω、5.1Ω、1Ω，测量其相对应的电流I和直流电压源端电压U，记于表3-3。
表3-3 电压源实验数据
图3-6 理想电压源实验线路图3-7 实际电压源实验线路
（3）根据测得的数据绘制出直流电压源的伏安特性曲线。
3．测量实际直流电压源的伏安特性
（1）按图3-7接线，将直流稳压电源Us与电阻Ro（取51Ω）相串联来模拟实际直流电压源，如图中虚线框内所示，取R=100Ω。
（2）将稳压电源输出电压调节为Us=10V，改变电阻R L的值，使其分别为100Ω、51Ω、22Ω、10Ω、5.1Ω、1Ω，测量其相对应的实际电压源端电压U和电流I，记入表3-4中。
表3-4 实际电压源实验数据
（3）根据测得的数据绘制实际电压源的伏安特性曲线。
五．注意事项
1．电流表应串接在被测电流支路中，电压表应并接在被测电压两端，要注意直流仪表“+”、“－”端钮的接线，并选取适当的量限。
2．直流稳压电源的输出端不能短路。
六．分析和讨论
1．从伏安特性曲线看欧姆定律，它对哪些元件成立？哪些元件不成立？
它对线性电阻成立，对非线性电阻不成立
2．稳压电源串联电阻构成的电压源，它的输出电压与输出电流之间有什么关系？是否能写出伏安特性方程式？为什么说实际电源一般都不是理想电源？
输出电压随着输出电流的上升而线性下降，可以，只要串的电阻是线性电阻。
因为实际电阻都有一定的内阻，会使输出电压随着输出电流的上升而下降。