伏安特性曲线
对“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的再认识
湖北省十堰市郧县第一中学魏自成 442500
本实验主要是让学生掌握如何根据测量对象确定器材规格和量程，如何设计实验电路；怎样描绘曲线，分析实验误差，总结物理规律等一些目的，达到一石多鸟的效果。
实验设计理念阐述地自然流畅，在实验方案中，对电表量程，电流表内外接法的确定，滑动变阻器的连接方式，滑片起始位置及滑动方向，都了做了详尽的解释说明，误差分析也很全面，非常完美，是一个理想的样板实验，示范作用强，对培养学生的实验能力大有帮助，然而本人觉得还可以再做一点儿补充说明和改变。
第一部分补充释疑
1、为什么不用电池组而选用学生电源？
学生电源是稳压电源，电路接入确定的电压档位后，路端电压不随外电路发生改变。
若选定“3A”直流输出,总电流不会超3A,而电池组受电源内阻的影响,路端电压不稳定,波动幅度大,电池个数少,灯泡不能正常发光,个数较多,若操作不慎或失误,存在烧毁灯泡的可能,一旦出现短路,极易损坏电源,安全性不够。
另外,该实验记录数据多,耗时长,电池组电动势下降显著,电路稳定性不足。
2、为什么不谈通电时间长短和电流的大小的影响？
该实验不同于金属电阻率的测定，电阻率测定对象是某一温度下的定值电阻，若电路中电流大，时间长，测量对象因发热而温度升高，电阻变大，不符合实验要求，为了使其电阻不变或变化微弱，就要通过控制电流来实现。
灯泡伏安特性曲线实验的探究对象正是不同温度下的灯丝电阻，而电流大小，通电
时间长短就决定着灯丝的温度，所以在额定电流范围内，对电流没有限制。
3、为什么灯泡发光前和接近正常发光时，曲线近似呈线性？
当灯泡处于低电压，弱电流状态时，灯丝发热功率小，散热快，温度基本不变，电阻变化微弱；当灯泡在接近额定工作状态时，灯丝热功率大，产生的热量多，与环境温差加大，散热更快，达到动态的产、出平衡，温度也基本不变，电阻不变，故两个状态下，曲线均近似呈线性。
第二部分更换部分器材，借助计算机绘图进一步减小误差。
1、为减小指针式电表灵敏度低引起的误差和读数时的偶然误差，可以用电
压、电流传感器代替并与计算机相连。
这样具有三个优点，首先提高了测量精度，其次避免了读数误差，再次还可以解决一个常被人们忽视的问题——在测量过程中，电压、电流的读数和记录总是有先后的，而灯丝处于持续通电状态，不同时刻，温度往往不同，故电阻也不同，先测量的电流（电压）值与后测量的电压值（电流）不对应同一电阻，实验中却把它们一起做为一组（U，I）值强加于同一电阻，利用计算机方便快捷的特点，可同时读取数据，真正实现（U，V）同步，进一步减小误差。
2、用Excel图表功能描绘伏安特性曲线，减小人工绘图不准造成的偶然误
差。
依下列数据为例说明如何用Excel图表功能描绘伏安特性曲线。
①、在工作表中选电流，电压两行数据，单击常用工具栏中的“图表向导”按钮，图表类型选XY散点图，子类型选平滑线散点图，点击下一步。
②、选定数据区域，系列产生在行，点击下一步。
出现图表选项对话框。
③、在图表选项对话框中标题选项卡的图表标题中输入“小灯泡伏安特性曲线”，在X轴中输入“电流”，Y轴中输入“电压”，网格线中X轴勾选次要网格线，Y轴勾选主要网格线，图例取销勾选，数据标志选Y轴，单击完成按钮。
如下图所示：
这种计算机绘制的图线相较于人工绘图精度更高。
CT伏安特性曲线分析
ct伏安特性试验及数据分析作者：高占杰摘要：CT电流互感器是电力设备中将强电流信号转换成二次使用的弱电流信号，用于保护、测量回路，其运行性能的好坏直接关系到保护的正常运行、测量的准确，本章对CT电流互感器伏安特性曲线测量方法、注意事项,10%误差曲线定义、画法以及数据分析及异常判别、校核方法进行解析,对新安装的互感器校验检查具有一定的指导意义。
一、CT伏安特性试验概述所谓CT伏安特性:是指在电流互感器一次侧开路的情况下，电流互感器二次侧励磁电流与电流互感器二次侧所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线，即该曲线在初始阶段表现为线性，当铁芯磁化饱和拐点出现时，该曲线表现为非线性。
试验的主要目的：一是检查新投产互感器的铁芯质量，留下CT原始实验数据；二是运行CT停运检验维护时（通常配合机组大修时进行）通过鉴别磁化曲线的饱和程度即拐点位置，以判断运行一定时期后互感器的绕组有无匝间短路等缺陷，以便及时发现设备缺陷，确保设备安全运行。
三是对差动保护CT 精度有要求的进行10%误差曲线校核。
二、原理接线利用调压器、升压变、电流表、PT、电压表试验接线如图所示：1）通常情况下电流互感器的电流加到额定值时，电压已达400V以上，用传统试验设备试验时，调压器无法将220V电源升到试验电压，必须使用一个升压变(其高压侧输出电流需大于电流互感器二次侧额定电流)升压，一个PT或FLUKE87型万用表读取电压。
由于FLUKE87型万用表可测最高交流电压为4000V，故可用它直接读取电压而无需另接PT。
2）利用CT伏特性测试仪试验时，接线如图所示：目前生产的CT伏安特性测试仪一般电压可升至2500V，且具备数字电压、电流显示功能，部分测试仪具备数据处理功能,可直接打印出CT特性曲线.三试验过程及注意事项1）试验前，应将电流互感器二次绕组引线和CT接地线均应拆除，做好防止接地的可靠安全措施，即保证试验时CT各相别可靠独立于应用设备，否则可能造成设备的损坏。
伏安特性曲线
测量结果可以由电流表内阻RA修正
Rx R RA x
接入误差为
R x RA 100% Rx R R A x
②外接法 外接法电路中，由于电压 表内阻不为无穷大，电流 表测得的电流值为流经待 测电阻和电压表的电流之 和，因此也有接入误差。 电阻的测量值
V Rx A
E
U U R x I I x IV U R x RV U / Rx U / RV R x RV
实验条件： 电源电压取E=2V；电压表选3V档； 电流表选15mA档。
（2）在不通电的情况下连接电路（通电前 滑线变阻器应置于安全位置），调节滑线变 阻器，使电压表读数从0.000V~1.000V之间 变化，每间隔0.100V记录相应的电流值。 （3）使用坐标纸画出伏安特性曲线，并计 算U=0.55V时的静态电阻和动态电阻值。
R x
Rx RV Rx RV
测量结果可以由电压表内阻RV修正
R RV x Rx RV R x
接入误差为
R x R x 100% Rx RV
这里负号表示测量结果偏小。
③接入方法的选择 实际测量时，应选择接入误差小的接入法。 当两种接入法的接入误差相等时有
Rx RV RA Rx RV Rx
（2）在不通电的情况下连接电路（通电前 滑线变阻器应置于安全位置），调节滑线变 阻器，使电压表读数从0.000V~3.000V之间 变化，每间隔0.300V记录相应的电流值。
（3）使用坐标纸画出伏安特性曲线。 （4）根据伏安特性曲线计算电阻的测量值。 （5）对测量值进行修正，并计算接入误差。
2.测定二极管的正向伏安特性曲线 （1）使用外接法连接电路。
dU r dI
U
电阻定律伏安特性曲线
电阻定律
1、内容：
同种材料的导体,其电阻R与它的长
度L成正比,与它的横截面积S成反比；
导体电阻与构成它的材料有关。
2、表达式:
R l
S
是比例常数，它与导体的材料有
关，是一个反映材料导电性能的物理 量，称为材料的电阻率。
电阻率()
1、反映材料导电性能的物理量 2、单位：欧姆·米 Ω·m 3、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大 4、金属导体的电阻率随温度的升高而增大
锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小， 利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。
超导现象:有些物质当温度降低到绝对零度附近 时它们的电阻率会突然变为零。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻 率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制， 如改变温度、光照、掺入微量杂质等。
1．下列关于电阻率的叙述，错误的是 [ ] A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然
减小到零
B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料 做成的
C．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面 积和长度
D．材料的电阻率随温度变化而变化
4．一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积 为S，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值 仍为R？ [ ]
A．当L不变，S增大一倍时 B．当S不变，L增大一倍时
D．当L和横截面的半径都增大一倍时。
2．一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R。 把它拉制成直径为d／10的均匀细丝后，它的电阻 变为（ ）
A．R／1000 B．R／100 C．100R D．10000R
伏安特性曲线：导体的 I—U 图线
伏安特性曲线是研究导体电流和电 压关系的重要工具。
若导体的伏安特性曲线是过原点的直线， 则这种元件称为线性元件。
伏安特性曲线
（一）线性电阻的伏安特性曲线由图可知，伏安特性曲线的斜率为0.9944，故实验测得线性电阻阻值为1/994.4=1005.6Ω。
实际电阻的标称值为1000Ω，相对误差为E=(|1000-1005.6|/1000)*100%=0.56%。
误差原因：实验中采用电流表内接法，电压表的读数包括了电流表的压降，因此计算所得电阻为电流表内阻和线性电阻之和，偏大。
（二）半导体二极管伏安特性曲线 1、正向特性U/V 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/mA 1.992 3.976 5.956 7.953 9.947U/V 0.20 0.40 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 I/mA0.004 0.004 0.013 0.023 0.042 0.084 0.173 0.3592、反向特性U/V 2.00 4.00 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 I/mA 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 8.034（三）理想电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 10.032 10.032 10.031 10.030 10.030（四）实际电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 9.406 8.853 8.545 7.842 7.421由公式U=Us-IRs，伏安特性曲线的斜率为电源内阻，可求得实际电源内阻49.8Ω.实验中，实际内阻为51.2Ω，相对误差为E=|51.2-51|/51*100%=0.39%。
误差原因：实验中采用电流表外接法，电流表的读数包括了电压表中的电流，因此，根据公式U=Us-IRs计算所得电阻值偏小。
伏安特性曲线 实验报告
伏安特性曲线实验报告伏安特性曲线实验报告引言：伏安特性曲线是电子学中最基本的实验之一，它描述了电阻元件的电压与电流之间的关系。
通过实验测量和分析伏安特性曲线，可以深入理解电阻元件的特性和行为。
本实验旨在通过测量不同电阻元件的伏安特性曲线，探究电阻元件的性质和特点。
实验目的：1. 了解伏安特性曲线的基本概念和原理；2. 学习如何使用电压表和电流表进行测量；3. 掌握测量电阻元件的伏安特性曲线的方法；4. 分析不同电阻元件的特性和行为。
实验仪器和材料：1. 电源；2. 电压表和电流表；3. 不同电阻元件；4. 连接线。
实验步骤：1. 将电源、电压表和电流表依次连接起来，组成电路；2. 将不同电阻元件依次连接到电路中；3. 分别调节电源的电压，记录电压表和电流表的读数；4. 根据记录的数据，绘制伏安特性曲线。
实验结果与分析：通过实验测量得到的伏安特性曲线如下图所示：[插入伏安特性曲线图]从图中可以观察到以下几点特点和行为：1. Ohm定律的验证：当电阻元件为线性电阻时，伏安特性曲线呈直线，证明了Ohm定律的成立。
即电流与电压成正比，电阻恒定。
2. 非线性电阻元件的特性：当电阻元件为非线性电阻时，伏安特性曲线呈非线性关系。
这说明电阻元件的电流与电压之间的关系不再是简单的线性关系，而是受到其他因素的影响。
3. 电阻元件的阻值和功率：通过伏安特性曲线可以计算电阻元件的阻值和功率。
根据电流和电压的关系，可以得出电阻元件的阻值。
而根据电流和电压的乘积，可以得出电阻元件的功率。
这些参数对于电阻元件的选用和设计非常重要。
4. 温度对电阻的影响：伏安特性曲线的变化还可以反映电阻元件受温度影响的情况。
随着温度的升高，电阻元件的电阻值也会发生变化，从而导致伏安特性曲线的形状发生改变。
结论：通过本次实验，我们深入了解了伏安特性曲线的概念、原理和测量方法。
通过观察和分析伏安特性曲线，我们可以了解电阻元件的特性和行为，包括线性和非线性关系、阻值和功率的计算以及温度对电阻的影响。
伏安特性曲线结论分析
伏安特性曲线结论分析引言伏安特性曲线是电子元件中常见的特性曲线之一，用于描述元件的电压和电流之间的关系。
伏安特性曲线可以通过实验或者模拟得到。
在电路设计和分析中，了解伏安特性曲线的特点和分析方法非常重要。
本文将通过对伏安特性曲线的结论分析，帮助读者更好地理解和应用伏安特性曲线。
伏安特性曲线的基本形状伏安特性曲线通常呈现出一种非线性的关系，可以分为三个主要区域：欧姆区、饱和区和截止区。
1.欧姆区：在欧姆区，电压和电流之间存在线性关系，即V = I * R，其中V是电压，I是电流，R是电阻。
在欧姆区，元件的电阻保持不变。
2.饱和区：在饱和区，电压增加时，电流基本不变，接近于一个饱和值。
在饱和区，元件的电阻变得非常小。
3.截止区：在截止区，电压增加时，电流非常接近于零。
在截止区，元件的电阻可以被看作无穷大。
伏安特性曲线的应用伏安特性曲线在电子元件的设计和分析中具有广泛的应用。
下面介绍几个主要的应用领域。
1.电阻的计算：欧姆区的伏安特性曲线可以用来计算电阻值。
根据R =V / I，可以通过测量电压和电流，在欧姆区内得到电阻的近似值。
2.元件类型判断：元件的伏安特性曲线可以帮助判断元件的类型。
例如，二极管的伏安特性曲线通常呈现出一个非线性的关系，在截止区域内电流几乎为零，而在饱和区域内有较大的电流。
3.电源设计：伏安特性曲线可以帮助设计电源电路。
通过测量负载在不同电压下的电流，可以了解相应负载的功耗特性，从而设计出合适的电源电路。
伏安特性曲线的分析方法对于给定的伏安特性曲线，可以采用以下方法进行分析。
1.斜率分析：在欧姆区，可以通过斜率分析得到电阻的值。
计算两点间的斜率，即可得到该区域的电阻近似值。
在非线性区域，可以选择合适的线性片段进行斜率分析，得到近似的电阻值。
2.特征点分析：伏安特性曲线上的特征点包括最大电流点、最大功耗点、截止点和饱和点等。
通过分析这些特征点，可以了解元件的工作状态和性能。
3.曲线拟合：对于复杂的伏安特性曲线，可以进行曲线拟合，得到一个数学模型。
伏安特性曲线
伏安特性曲线伏安特性曲线是描述电子器件的电流与电压之间关系的图像，它是材料特性和电流运动规律的重要表征。
通过研究伏安特性曲线，可以了解电子器件的工作方式、性能指标以及其在电路中的应用。
本文将详细介绍伏安特性曲线的概念、性质和应用，并介绍一些常见的电子器件的伏安特性曲线。
一、伏安特性曲线的概念及基本性质伏安特性曲线又称为IV特性曲线，是描述电子器件电流与电压关系的图像。
它通常是电流I作为横坐标，电压V作为纵坐标绘制的曲线。
伏安特性曲线反映了电流随电压的变化规律，可以从中获得电子器件的许多重要信息。
伏安特性曲线的基本性质有以下几点：1. 伏安特性曲线一般呈现出非线性关系，即电流与电压之间的关系不是简单的比例关系。
这是因为电流的变化过程受到力学、热力学等多种因素的影响。
2. 伏安特性曲线一般具有对称性，即在正负电压下电流基本呈现出相同的变化趋势。
这是由于正负电压下的电流运动规律相似。
3. 伏安特性曲线的形状与电子器件的材料和结构有关。
不同材料和结构的器件具有不同的伏安特性曲线形状。
二、常见电子器件的伏安特性曲线1. 二极管的伏安特性曲线：二极管是一种两端具有PN结的器件。
在正向偏置情况下，二极管的伏安特性曲线呈现出指数关系。
在反向偏置情况下，二极管的伏安特性曲线呈现出较小的电流变化。
2. 晶体管的伏安特性曲线：晶体管是一种三端器件，主要分为P 型和N型两种类型。
晶体管的伏安特性曲线在不同工作区域上有所不同，包括截止区、放大区和饱和区。
3. MOSFET的伏安特性曲线：MOSFET是一种金属氧化物半导体场效应晶体管。
MOSFET的伏安特性曲线可以分为三个区域，包括截止区、增强区和饱和区。
4. 电阻器的伏安特性曲线：电阻器的伏安特性曲线呈现出线性关系，即电流与电压之间成正比。
这是因为电阻器的电流和电压之间满足欧姆定律。
三、伏安特性曲线的应用伏安特性曲线在电子器件的设计和应用中起着重要作用。
以下是伏安特性曲线的一些应用：1. 设计电路：通过研究伏安特性曲线，可以确定电子器件的工作区域，帮助设计出合适的电路。
晶体二极管的伏安特性曲线
晶体二极管的伏安特性曲线二极管最重要的特性就是单向导电性，这是由于在不同极性的外加电压下，内部载流子的不同的运动过程形成的，反映到外部电路就是加到二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，即二极管的伏安特性。
在电子技术中，常用伏安特性曲线来直观描述电子器件的特性。
根据图1的试验电路来测量，在不同的外加电压下，每转变一次RP的值就可测得一组电压和电流数据，在以电压为横坐标，电流为纵坐标的直角坐标系中描绘出来，就得到二极管的伏安特性曲线。
图1 测量晶体二极管伏安特性a) 正向特性b) 反向特性图2 2CZ54D伏安特性曲线图3 2AP7伏安特性曲线图2和图3分别表示硅二极管2CZ54D和锗二极管2AP7的伏安特性曲线，图中坐标的右上方是二极管正偏时，电压和电流的关系曲线，简称正向特性；坐标左下方是二极管反偏时电压和电流的关系曲线，简称反向特性。
下面我们以图1为例加以说明。
当二极管两端电压为零时，电流也为零，PN结为动态平衡状态，所以特性曲线从坐标原点0开头。
（一）正向特性1. 不导通区（也叫死区）当二极管承受正向电压时，开头的一段，由于外加电压较小，还不足以克服PN结内电场对载流子运动的阻挡作用，因此正向电流几乎为零，二极管呈现的电阻较大，曲线0A段比较平坦，我们把这一段称作不导通区或者死区。
与它相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管约0.5伏，锗二极管约0.2伏（随二极管的材料和温度不同而不同）。
2. 导通区当正向电压上升到大于死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管呈现的电阻很小，正向电流增长很快，二极管正向导通。
导通后，正向电压微小的增大会引起正向电流急剧增大，AB 段特性曲线陡直，电压与电流的关系近似于线性，我们把AB 段称作导通区。
导通后二极管两端的正向电压称为正向压降（或管压降），也近似认为是导通电压。
一般硅二极管约为0.7伏，锗二极管为0.3伏。
由图可见，这个电压比较稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。
导体的伏安特性曲线课件
―→
应用I＝qt 计算
[解析] 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场 的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷 定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向 相同，即由 A 指向 B。
每个离子的电荷量是 e＝1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子
(× )
(2)通过导体某横截面的电荷量越多，电流越大。
( ×)
2：填空 在金属导体中，若 10 s 内通过某一横截面的电荷量 q＝10 C，则 导体中的电流大小为_1_A。
知识点二 欧姆定律
1．欧姆定律 (1)内容：导体的电流与导体两端的电__压__成正比，与导体的_电__阻_ 成反比。
U (2)表达式：I＝_R_。
2．伏安法 (1)内容：用电压表测量导体两端的电压，用电流表测量通过导 体的电流来计算导体的电阻的方法。 (2)表达式：R＝UI 。
①欧姆定律公式中的 I、U、R 必须对应同一导体或同 一段纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽等电器的电路)。
②I＝UR表明通过同一导体的电流 I 与导体两端电压 U 成正比， 与其电阻 R 成反比。
考点 3 导体的伏安特性曲线 导体在 A 状态下的电阻的倒数是该点切线的斜率还是 OA 直线 的斜率？
提示：是 OA 直线的斜率，曲线上各点切线的斜率无意义。
1．伏安特性曲线：用纵坐标表示电流 I，用横坐标表示电压 U， 这样画出的导体的 I-U 图像称为导体的伏安特性曲线。
2．线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适 用的元件，如金属导体、电解液导体。
2．对 I＝qt 的理解
电流定义式
电流方向
(1)I＝qt 是单位时间内通过导体横截面的 电流方向与正电荷定
理想电流源伏安特性曲线
一、理想电流源伏安特性曲线
理想电流源伏安特性曲线是一种用来表示理想电流源的特性曲线，它可以用来描述电流源的输出电流与输入电压之间的关系。
理想电流源伏安特性曲线是一条直线，它表示电流源的输出电流与输入电压之间的线性关系，即输出电流与输入电压成正比。
二、理想电流源伏安特性曲线的应用
理想电流源伏安特性曲线可以用来描述电流源的输出电流与输入电压之间的关系，它可以用来计算电流源的输出电流和输入电压之间的关系，从而更好地控制电流源的输出电流。
此外，理想电流源伏安特性曲线还可以用来计算电流源的输出电流和输入电压之间的延迟时间，从而更好地控制电流源的输出电流。
三、理想电流源伏安特性曲线的优点
理想电流源伏安特性曲线具有以下优点：
1、它可以用来描述电流源的输出电流与输入电压之间的关系，从而更好地控制电流源的输出电流。
2、它可以用来计算电流源的输出电流和输入电压之间的延迟时间，从而更好地控制电流源的输出电流。
3、它可以用来计算电流源的输出电流和输入电压之间的功率损耗，从而更好地控制电流源的输出电流。
4、它可以用来计算电流源的输出电流和输入电压之间的谐波失真，从而更好地控制电流源的输出电流。
四、结论
理想电流源伏安特性曲线是一种用来表示理想电流源的特性曲线，它可以用来描述电流源的输出电流与输入电压之间的关系，它具有计算电流源的输出电流和输入电压之间的关系、延迟时间、功率损耗和谐波失真等优点，可以更好地控制电流源的输出电流。