电学元件的伏安特性测量
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
电学元件伏安特性测量报告
电学元件伏安特性的测量实验报告BME8 鲍小凡 2008013215【实验目的】（1）半定量观察分压电路的调节特性； （2）测定给定电阻的阻值；（3）测定半导体二极管正反向伏安特性； （4）戴维南定理的实验验证。
【实验原理】一、分压电路及其调节特性 1、分压电路的接法如图3.1.1所示，将变阻器R 的两个固定端A 和B 接到直流电源E 上，而将滑动端C 和任一固定端（A 或B ，图中为B ）作为分压的两个输出端接至负载R L 。
图中B 端电位最低，C 端电位较高，CB 间的分压大小U 随滑动端C 的位置改变而改变，U 值可用电压表来测量。
变阻器的这种接法通常称为分压器接法。
分压器的安全位置一般是将C 滑至B 端，这时分压为零。
图3.1.1 分压电路 图3.1.2 分压电路输出电压与滑动端位置的关系2、分压电路的调节特性如果电压表的内阻大到可忽略它对电路的影响，那么根据欧姆定律很容易得出分压为：()BC LL BC BCR R U E RR R R R =+-从上式可见，因为电阻R BC 可以从零变到R ，所以分压U 的调节范围为零到E ，分压U 与负载电阻R L的大小有关。
理想情况下，即当R L >>R 时，U=ER BC /R ，分压U 与阻值R BC 成正比，亦即随着滑动端C 从B 滑至A ，分压U 从零到E 线性地增大。
当R L 不是比R 大很多时，分压电路输出电压就不再与滑动端的位移成正比了。
实验研究和理论计算都表明，分压与滑动端位置之间的关系如图3.1.2的曲线所示。
R L /R 越小，曲线越弯曲，这就是说当滑动端从B 端开始移动，在很大一段范围内分压增加很慢，接近A 端时分压急剧增大，这样调节起来不太方便。
因此作为分压电路的变阻器通常要根据外接负载的大小来选用。
必要时，还要同时考虑电压表内阻对分压的影响。
E R A BCR L V E A B C 端位移 输 出 电 压 U 理想情况 1/1 1/31/7 RL/R=1/20称为电学元件的伏安特性。
实验一 电路元件伏安特性的测试.
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. 掌握线性、非线性电阻元件及电源的概念。
2.学习线性电阻和非线性电阻伏安特性的测试方法。
3.学习直流电压表、直流电流表及直流稳压电源等设备的使用方法。
二、实验仪器电路分析实验箱、数字万用表、直流电流表、直流电压表、二极管、稳压二极管、电阻三、实验原理1、数字万用表的构成及使用方法数字万用表一般由二部分构成，一部分是被测量电路转换为直流电压信号，我们称为转换器，另一部分是直流数字电压表。
直流数字电压表构成了万用表的核心部分,主要由模-数转换器和显示器组成。
可用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向压降及电路通断，具有数据保持和睡眠功能。
2、整体结构1)交直流电压测量(1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。
(2)将功能开关置于V量程档。
将测试表笔并联在被测元件两端2)交直流电流测量(1)将红表笔插入mA或A插孔,黑表笔插入COM插孔。
(2)将功能开关置A量程。
(3)表笔串联接入到待测负载回路里。
3)电阻测量(1)将红表笔插入VQ插孔,黑表笔插入COM插孔。
(2)将功能开关置于Q量程。
(3)将测试表笔并接到待测电阻.上4)二极管和蜂鸣通断测量(1)将红表笔插入VQ插孔，黑色表笔插入”COM”插孔。
(2)将功能开关置于二极管和蜂鸣通断测量档位。
(3)如将红表笔连接到待测-二极管的正极,黑表笔连接到待测二极管的负极，则LCD.上的读数为二极管正向压降的近似值。
将表笔连接到待测线路的两端,若被测线路两端之间的电阻大于700,认为电路断路;被测线路两端之间的电阻≤100,认为电路良.好导通,蜂鸣器连续声响;如被测两端之间的电阻在10~700之间，蜂鸣器可能响,也可能不响。
同时LCD显示被测线路两端的电阻值。
3）线性电阻元件的伏安特性曲线是- -条通过坐标原点的直线。
如图1.1.1所示;非线性电阻元件，如半导体二极管,其伏安特性如图1.1.2所示，电压、电流关系不服从欧姆定律。
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。
元件伏安特性的测定实验报告
1. 熟悉伏安特性实验的基本原理和操作步骤；2. 掌握伏安特性曲线的绘制方法；3. 研究电阻元件和二极管等非线性元件的伏安特性；4. 分析伏安特性曲线，了解元件的电气性能。
二、实验原理伏安特性曲线是指在一定条件下，元件两端电压与通过元件的电流之间的关系曲线。
对于线性电阻元件，其伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，其斜率表示元件的电阻值。
对于非线性元件，其伏安特性曲线为曲线，无法用简单的线性关系表示。
本实验主要研究以下元件的伏安特性：1. 线性电阻元件：伏安特性曲线为直线，斜率为元件的电阻值；2. 二极管：伏安特性曲线为曲线，具有明显的非线性特性；3. 稳压二极管：伏安特性曲线为曲线，具有稳压特性。
三、实验仪器与设备1. 伏安特性测试仪；2. 直流稳压电源；3. 直流电压表；4. 直流电流表；5. 电阻元件；6. 二极管；7. 稳压二极管；8. 导线；9. 开关；10. 连接板。
1. 将伏安特性测试仪与直流稳压电源、直流电压表、直流电流表连接好；2. 将电阻元件、二极管、稳压二极管依次接入伏安特性测试仪；3. 设置直流稳压电源的输出电压，从低到高逐渐增加；4. 观察并记录伏安特性测试仪显示的电压与电流值；5. 绘制电阻元件、二极管、稳压二极管的伏安特性曲线；6. 分析伏安特性曲线，了解元件的电气性能。
五、实验数据及结果1. 电阻元件伏安特性曲线（1）线性电阻元件伏安特性曲线为直线，斜率为元件的电阻值；（2）曲线通过坐标原点，表示电阻值与电压、电流无关。
2. 二极管伏安特性曲线（1）正向特性曲线为曲线，随着电压的增加，电流逐渐增大；（2）反向特性曲线为曲线，随着电压的增加，电流几乎不变。
3. 稳压二极管伏安特性曲线（1）正向特性曲线为曲线，随着电压的增加，电流逐渐增大；（2）反向特性曲线为曲线，当电压达到稳压值时，电流急剧增大。
六、实验结论1. 伏安特性实验可以直观地了解元件的电气性能；2. 伏安特性曲线的绘制方法简单易行；3. 通过分析伏安特性曲线，可以判断元件的质量和性能。
元件伏安特性的测定实验报告
元件伏安特性的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对电路中元件的伏安特性进行测定，掌握元件的电压-电流关系，并进一步了解元件的特性及其在电路中的应用。
二、实验仪器与设备。
1. 直流稳压电源。
2. 万用表。
3. 电阻箱。
4. 耐压表。
5. 电路连接线。
6. 待测元件。
三、实验原理。
在电路中，元件的伏安特性是指元件的电压与电流之间的关系。
对于电阻元件，其伏安特性为线性关系，即电阻元件的电流与电压成正比。
而对于二极管等非线性元件，其伏安特性则呈现出非线性关系。
四、实验步骤。
1. 将待测元件与电路连接线连接到电路中，注意连接的正确性和稳固性。
2. 调节直流稳压电源，使其输出电压逐渐增加，同时通过万用表记录电路中元件的电压和电流数值。
3. 根据记录的电压-电流数值，绘制出元件的伏安特性曲线。
4. 对非线性元件，如二极管等，进行反向电压测量，记录其反向击穿电压。
五、实验数据与分析。
通过实验测得的数据，我们可以得到元件的伏安特性曲线。
对于电阻元件，其伏安特性曲线为一条直线，而对于二极管等非线性元件，则呈现出非线性特性的曲线。
通过分析伏安特性曲线，我们可以了解元件的工作状态及其在电路中的作用。
六、实验结论。
通过本次实验，我们成功测定了元件的伏安特性，并绘制出了相应的伏安特性曲线。
通过对曲线的分析，我们可以更加深入地了解元件的特性及其在电路中的应用。
同时，我们也掌握了测定伏安特性的实验方法和步骤。
七、实验总结。
本次实验通过测定元件的伏安特性，使我们对元件的工作特性有了更深入的了解。
同时，实验过程中我们也掌握了一定的实验技能和操作方法。
在今后的学习和工作中，我们将能更加熟练地运用这些知识和技能，为电路设计和调试提供更加可靠的支持。
八、参考文献。
[1] 《电路原理与技术》。
[2] 《电子技术基础》。
以上为本次实验的实验报告，希望能对大家的学习和工作有所帮助。
电学元件的伏安特性测量
U（V） I（mA）
数据处理要求 （a）按上表数据进行等精度作图（复习等精度作图规则） 。以自变量 U 为横坐标，应变量 I 为纵坐 标，且据等精度原则选取作图比例尺。例如电压表准确度 K=0.5，Um=15V，则△U=15×0.5%=0.075V≈ 0.08V，即测量的电压值中十分之一伏为可信值，而百分之一伏这一位为可疑数，故作图时横轴的比例 尺应为 1mm=0.1V。同理，可定出纵轴 1mm 代表多少 mA。 （b）从 U-I 图上求电阻 R 值。在 U-I 图上选取两点 A 和 B（不要与测量点数据相同，且尽可能相 距远些，为什么？请思考） ，由式 U −U A R= B IB − IA 求出 R 值。 （3）二极管正反向伏安特性曲线测定 测量序数 1 2 3 4 5 6 7 8
1
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端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为一直线。这类元件称为线性元件，如图 2-12-3 所示。 至于半导体二极管、稳压管等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安 特性为一曲线。这类元件称为非线性元件，如图 2-12-4 所示为某非线性元件的伏安特性。 A A
图 2-12-7 测晶体二极管正向特性电路 （2）测晶体二极管正向特性： 因为二极管正向电阻小，可用图 2-12-7 所示的电路，图中 R 为保护电阻，用以限流。接通电源前 应调节电源 E 使其输出电压为 3V 左右，并将分压输出滑动端 C 置于 B 端（这与图 2-12-6 是一样的） 。 然后缓慢增加电压，如取 0.00V、0.10V、0.20V、……（到电流变化大的地方，如硅管约 0.6∼0.8V 可 适当减小测量间隔） ，读出相应电流值，将数据记入相应表格。最后关断电源（此实验硅管电压范围在
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，计算出电阻修正值。
⑷在反向、正向伏安特性测试数据表中，以U为 横坐标、I为纵坐标，作出非线性二极管的伏安特 性曲线。
I
反向击穿电压
U
正向导通电压
二极管的应用 1、整流二极管：利用二极管单向导电性，可以把方向交替变 化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 2、开关元件：二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通 状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很 大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开 关特性，可以组成各种逻辑电路。 3、限幅元件：二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不 变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中 作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。 4、继流二极管：在开关电源的电感中和继电器等感性负载中 起继流作用。 5、检波二极管：在收音机中起检波作用。 6、变容二极管：使用于电视机的高频头中。 7、显示元件：用于VCD、 DVD、计算器等显示器上。 8、稳压二极管：反向击穿电压恒定，且击穿后可恢复，利用 这一特性可以实现稳压电路。
x A
x V
1KΩ电阻器伏安特性测试数据表
电流表内接测试 U（V） 2.000 I（mA） Rx直算值 Rx修正值 （kΩ） （kΩ） U（V） 2.000 电流表外接测试 I（mA） Rx直算值 Rx修正值 （kΩ） （Ω）
4.000
6.000 8.000 10.000
4.000
6.000 8.000 10.000
实验原理
一、概述 二、线性电阻和非线性电阻 三、实验线路的比较与选择 四、二极管的伏安特性
一、概述
伏安法测电阻是电阻测量的基本方法 之一。当一个元件两端加上电压时，元 件内就有电流通过，电压和电流之间存 在着一定的关系。该元件的电流随外加 电压的变化曲线，称为伏安特性曲线。 从伏安特性曲线所遵循的规律，可以得 知该元件的导电特性。
大
学
物
理
实
验
电学元件的伏安特性测量
实验目的
• 掌握伏安法测量电阻时，电流表内接和
外接时的条件；
•通过对二极管伏安特性的测试，了解非
线性电阻，掌握二极管的非线性特点。
实验仪器
DH6102型伏安特性实验仪 本实验仪由直流稳压电源、可变电阻 器、电流表、电压表及被测元件等五部
分组成。
DH6102型伏安特性实验仪
• 当施加反向电压时，二极管处于截止 状态，其反向电压增加至该二极管的 击穿电压时，电流猛增，二极管被击 穿，在二极管使用中应竭力避免出现 击穿观察，这很容易造成二极管的永 久性损坏。所以在做二极管反向特性 时，应串入限流电阻，以防因反向电 流过大而损坏二极管，并注意不要超 过二极管允许的最大反向电压值。
A V
内接
Rx
U Rx R A I
需要对其进行修正，即：
U Rx RA I
当Rx>>RA，采用电流表内接，接入误差较小。
2、外接法的接入误差和修正
当采用外接法时，我们得到的 实际上是电压表内阻和待测电阻 并联后的阻值，即：
A
外接
V
Rx
I 1 1 U Rx RV
需要对其进行修正，即： 1 I 1 Rx U RV 当RV>>Rx，采用电流表外接，接入误差较小。
A V A Rx
内接
外接
V
Rx
当电流表内阻为0，电压表内阻无穷大时，两种电路 都不会带来附加测量误差。
被测电阻： Rx U
I
非理想状态（电流表内阻非0，电压表内阻非无穷 大），如果用上述公式计算电阻值，无论采用哪一种 联接都将产生接入（系统）误差。
1、内接法的接入误差和修正
采用这种方法测量，我们 得到的电阻实际是电流表 内阻和待测电阻之和，即：
12.000
14.000
12.000
14.000
电表 内阻（Ω ）
电压表（20V） 电流表（20mA） 10MΩ 10Ω
实验内容（二）
2、测量二极管伏安特性 A、反向特性测试 二极管反相电阻比较大，采用电流表内接的方法。 ⑴变阻器设置700Ω，调节直流稳压电源，将相应 的电压、电流值记录列表。
20mA 700Ω
二、线性电阻和非线性电阻
• 线性电阻 • 非线性电阻
I
I
U
对线性电阻我们可以直接通过 欧姆定律，确定出线性电阻 阻值： R＝U/I
U
对非线性电阻我们不能应用欧姆 定律，但是可以考虑一小段特性 曲线，确定出动态电阻： R＝△U/△I
三、实验线路的比较与选择
实验中使用的电路对电流表有内接和外接两种：
反相伏安特性测试数据表
U(V) I (mA ) 电阻直算值(KΩ) 电阻修正值(KΩ)
0.050 0.100 0.200 0. 500 1.000 2.000 3.000 4.000
（3）按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。
（4）按公式
Rx
在正向导通时，呈现的电阻值较小，采 用电流表外接测试电路。 ⑴变阻器设置700Ω，调节直流稳压电源，将相应 的电压、电流值记录列表。
实验内容（一）
1．测定线性电阻的伏安特性 ⑴选被测电阻器的电阻为 1KΩ，电流表量程为20mA， 电压表量程为20V。 ⑵电流表内接测试： 将电流表内接，调节直流 稳压电源，取合适的电压 变化值（如从2.000V变化 到14.000V，变化步长取为 2.000V），将相应的电流 值记录列表 。
⑶电流表外接测试： 将电流表外接，调节直流 稳压电源，取合适的电压 变化值（如从2.000V变化 到14.000V，变化步长取为 2.000V），将相应的电流 值记录列表 。 ⑷按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。 1 I 1 U ⑸按式 R I R （内接）和 R U R （外接），分别 计算出内接、外接时的电阻修正值。 ⑹以U为横坐标，I为纵坐标，作出电流表内接、外 接时的伏安特性曲线。
20mA 700Ω
20V
正向伏安特性测试数据表
U（V）
I (mA) 电阻直算值(KΩ) 电阻修正值(KΩ)
0.050 1.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 14.000 18.000
⑵按式 R=U/I ，计算出电阻直算值。 ⑶按公式
1 I 1 Rx U RV
四、二极管的伏安特性
• 二极管是一种具有单向导电的二端器件，具有按照外加电压 的方向，使电流流动或不流动的性质。
• 对二极管施加正向电压时，则二极管中就有正向电流通过， 随着电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正 向偏置电压增至接近二极管导通电压时（硅管为 0.7V左右）， 电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变 化都很大。