电阻的伏安特性曲线
电阻的伏安曲线
电阻的伏安曲线
电阻的伏安曲线是指在电阻中的电压与通过电阻的电流之间的关系曲线。
根据欧姆定律，电阻的电压与电流之间存在线性关系，即 V = I×R，其中 V 表示电压，I 表示电流，R 表示电阻值。
因此，电阻的伏安曲线为一条直线。
当电阻值固定时，电压与电流的关系可以用斜率来表示，斜率值即为电阻值。
当电阻值变化时，伏安曲线的斜率也相应改变。
一般来说，在伏安曲线中，电流作为 x 轴、电压作为 y 轴，线性上升。
而对于非线性元件（如二极管、三极管等），其伏安曲线则不是一条直线，而是曲线或者曲线段。
这是因为这些元件的电压与电流之间的关系不再遵循欧姆定律。
项目二 测试线性电阻伏安特性曲线
科学
国籍
德国
主要成就 发现欧姆定律
民族 出生地
德意志
德国巴伐利亚埃尔 代表作品 兰根城
《金属导电定律的测定》 《动力电路的数学研究》
出生日期 1787年3月16日 最终职称 慕尼黑大学物理教授
逝世日期 1854年7月7日
获奖情况 英国皇家学会科普利奖章
职业
物理学家
荣誉称号 巴伐利亚科学院院士
❖总结
项目二 测试线性电阻伏安特性曲线
❖ 实施目标 学习常用仪器仪表的正确使用及简单电路的连 接方法 掌握电阻伏安特性曲线测试方法 了解实验数据处理的意义和方法
❖基本理论
当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时， 电压与电流之比称为该元件的电阻。利用欧姆定律求 导体电阻的方法称为伏安法，它是测量电阻的基本方 法之一。实验测量被测电阻两端的电压和流过该电阻 的电流，利用欧姆定律计算得到电阻值：。为了研究 材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线（在平面直 角坐标线下，横坐标代表电压纵坐标代表电流），以 便了解其电压与电流的关系。伏安特性曲线是直线的 元件称为线性元件（如图2-1 a所示），伏安特性曲线 不是直线的元件称为非线性元件（如图2-1 b所示）， 这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。
电流读数（mA）
电阻值（Ω）
电压读数（V） 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0
电流读数（mA）
电阻值（Ω）
电压读数（V） 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2
电流读数（mA）
电阻值（Ω）
❖拓展
认识欧姆
中文名 乔治·西蒙·欧姆 毕业院校 埃尔兰根大学
外文名 Georg Simon Ohm 信仰
目录
电阻元件的伏安特性曲线
6.注意电表正负接线。
7.实验操作完成后，关闭电源，检查整理好实验仪器。
8.预习报告、实验数据签字，下周同一时间上课前交实验报告，
课后取回。
外接
待测R
内接
100Ω
5000Ω
100Ω
5000Ω
电压表量
程
电流表量
程
I-U
I
U
IUI源自UIU量程
Rv
RX
RX0（修正
值）
R//RV
R+RA
1.2V
3V
6V
数据中任选一组计算
=
教材P74
+
其他电阻测量方法
1.电桥法
2.比较法
3.电表互测法
测量电压表内阻
测量电流表内阻
（1.最小二乘法计算RX）
2.R标准不确定度计算
不确定度来源：1.重复测量（最小二乘法）uA(R)
2.电表误差
a.分压式与限流式
b.替代法
3.误差分析
a.方法误差：
外接法与内接法
b.仪器误差
1
1
=
+
0 R
标称误差
|读数−真值|最大偏离
=
*100%=a%
量程
三.注意事项
1.注意用电安全！接线时关闭电源，打开开关。
2.选择合适的电表量程。
3.电表读数方法与估读。
4.滑动变阻器最小值接入电路（分压式），最大值（替代法）。
电阻元件的伏安特性曲线
一.实验目的
1.掌握基本电学仪器：安培计、伏特计、滑动变阻器、电阻箱、双刀双掷开关的使用方法。
电阻的伏安特性曲线及电阻测定
实验原理
由于电压表内阻已知，因此采用电压表 内接法测量
RV 10
7
V 测量I R I RV
IR I
测量电路图(电压表内接)
可调电阻 （220Ω） 待测电阻
直流电源 （12V）
可调电阻 （4.7kΩ）
电源电压 12V
接线实物图
电压表
4.7KΩ
电流表
接电源正极
220Ω
接电源负极
数据单
i
Vi(V) Ii (mA) Ii+1-Ii (mA) IR (mA)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
上机原始数据记录（不需要截位）： r= a= b= , , Ua= Ub = , 。
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Vi(V)
Ii (mA)
0
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Ii+1-Ii (mA)
IR (mA)
y 表示IR；x 表示V ，做 y=a+bx 线性拟合；则斜率 b=1/R
上机数据记录： r, a, b, Ua, Ub
电源电压 12V 初始位置：RH1 分压最小， RH2 限流最大
仪器条件记录
量程 电流表 电压表
Δ
分度值
读数误差
20 mA
0.16mA 0.01mA 0.01mA
60V
0.05V
0.01V
0.01V
数据测量
通过改变可调电阻RH1、RH2 的阻值，记录待测电 阻 R 两端电压为 0～10V 时的电流值
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PPT课件
【例 5】两个额定电压为220 V的白炽灯L1 和L2的U—I特性曲线如图所示，求： (1)当L2正常发光时，通过L2的电流为0. 45 A， 那么L2的额定功率是多大？ 99W (2)L2正常发光时的电阻是多大？（结果保留一 位小数） 488.9Ω (3)现将L1和L2串联后接 在220 V的电源两端， 此时L1消耗的实际功率 为多大？40W
【例2】阻值不同的两个电阻的电流随电压变
化的 I-U 图线如图3-1所示 .从图中得出的下
列结论中正确的是 ( D ). A. R1＞R2 B. R1、R2串联后的总电阻
的I-U 图线在区域Ⅱ
C. R1、R2并联后的总电阻
的I-U 图线在区域Ⅲ
D. R1、R2并联后的总电阻
的I-U 图线在区域 I
因为它们的I—U图线不是直
线，即电压和电流（或电流和电
压）的比值不是定值，说明电阻
R 在改变，初中范围内，大多数
图1-3
考虑的是温度对电阻的影响，即
金属电阻会随温度的升高而增大。
你能从图中曲线的弯曲方向判
断电阻的变化情况吗？
图1-4
总之，如何正确理解伏安特性曲线的意义是巧妙
运用I—U 图线的关键。
总结：作图时注意两个很重要的原则：
同电流 I 对应的电压分别为Ua, Ub，根据图线知：Ub >Ua。 由电阻计算公式R = U/I 知： I 相等，Ub >Ua时， Rb >Ra。
其二，如图2—2，作出相同电压U 对应的 电流压分别为Ia, Ib，根据图线知：Ia>Ib。 同样由电阻计算公式R =U/I 知：U相等时， Ia>Ib，Rb>Ra。
应用二：根据图线求电压、电流或电阻：
伏安特性曲线
伏安特性曲线伏安特性曲线是加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线，u>0的部分称为正向特性，u<0的部分称为反向特性。
伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出I-U图像，这种图像常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。
快速导航目录∙1基本定义∙2存在原理∙3实验举例∙4实验方法∙5实验原理∙6参考资料1基本定义二极管伏安特性曲线某一个金属导体，在温度没有显著变化时，电阻是不变的，它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。
因为温度可以决定电阻的大小。
欧姆定律是个实验定律，实验中用的都是金属导体。
这个结论对其它导体是否适用，仍然需要实验的检验。
实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。
也就是说，在这些情况下电流与电压不成正比，这类电学元件叫做非线性元件。
2存在原理二极管伏安特性曲线加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线称为伏安特性曲线。
如图所示：正向特性：u>0的部分称为正向特性。
反向特性：u<0的部分称为反向特性。
反向击穿：当反向电压超过一定数值U（BR）后，反向电流急剧增加，称之反向击穿。
势垒电容：耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容Cb。
变容二极管：当PN结加反向电压时，Cb明显随u的变化而变化，而制成各种变容二极管。
如下图所示。
平衡少子：PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子。
非平衡少子：PN结处于正向偏置时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子均称为非平衡少子。
扩散电容：扩散区内电荷的积累和释放过程与电容器充、放电过程相同，这种电容效应称为Cd3实验举例研究小灯泡伏安特性曲线方法:【目的和要求】通过实验绘制小灯泡的伏安曲线，认识小灯泡的电阻和电功率与外加电压的关系。
【仪器和器材】学生电源（J1202型或J1202－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），直流电流表（J0407型或J0407－1型），滑动变阻器（J2354－1型），小灯泡（6．3伏、0．3安或6伏、3瓦），小灯座（J2351型），单刀开关（J2352型），导线若干。
20实验原理：金属电阻率 伏安特性曲线
厦门一中2017级高二（上）物理练习 编者：cbq 审核：hzj 自编练习21测定金属的电阻率 实验报告班级 姓名 座号一、【实验目的】1．掌握伏安法测电阻，知道内接法与外接法的区别 2．学会使用螺旋测微器，能准确读数 3．测定金属的电阻率 二、【实验原理】 1．伏安法测电阻原理 ①电流表外接法（1）R 测= R 真= （2）误差原因 （3）测量值比真实值偏（4）使用外接法的条件： ②电流表内接法（1）R 测= R 真= （2）误差原因 （3）测量值比真实值偏（4）使用内接法的条件：2．螺旋测微器读数原理螺旋测微器（千分尺）是长度测量工具，用它测长度可以准确到0.01mm ，测量范围为几个厘米。
螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。
因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm ，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm ，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm 。
可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm ，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm 。
由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，又名千分尺。
测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。
这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。
部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读）。
即有：测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度（注意单位为mm ）。
如图：固定刻度示数为1.0mm ，不足半毫米部分从可动刻度上读的示数为19.4格，最后的读数为：1.0+19.4×0.01mm=1.194mm使用螺旋测微器应注意以下几点：①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。
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电阻伏安特性曲线的测量
1．用伏安法测金属丝R x （约5欧）的值，已知电流表的内阻为1欧，电压表内阻约几千欧姆，电源电动势为9V ，滑动变阻器的阻值为0～6欧，额定电流为5A ，(1)试在右图方框中画出测量R x 的原理图 （2）试画出实物连线图
2、如图所示电路中测量电阻Rx 阻值，已知电压表示数为2OV ，电流表示数为0.4A ，电压数内阻为20×103
Ω，电流表内阻为1.0×10-2
Ω，则待测电阻测量值为________，其真实值为_________
3．为了测定小灯泡的伏安特性曲线，需要测得的电压范围尽可能大些，误差小些，为此，下列电路合适的是( )
4．如图所示为一个小灯泡的电流与它两端电压的变化关系曲线．若把三个这样的灯泡串联后，接到电压恒定的12 V 电源上，求流过小灯泡的电流为________A ，小灯泡的电阻为________Ω.
5．有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡，现用图甲所示电路测量，提供的器材除导线和开关外，还有： A ．直流电源6 V(内阻不计) B ．直流电流表0～3 A(内阻0.1 Ω以下) C ．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω) D ．直流电压表0～15 V(内阻约为15 k Ω
)
E．滑动变阻器10 Ω，2 A F．滑动变阻器1 kΩ，0.5 A
(1)实验中电流表应选用______，滑动变阻器应选用______．(用序号表示)
(2)试按图甲电路将图乙所示器材连成电路．
6．伏安法测电阻的接法有如图2－4－19中甲、乙两种，下列说法正确的是( )
A．两种接法完全等效
B．按甲图接法，测得值偏小
C．若待测电阻的阻值很大，按甲图接法误差较小
D．若待测电阻的阻值很小，按甲图接法误差较小
7.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：
A．小灯泡L（3V、1.8W）；
B．滑动变阻器R（0－10Ω，额定电流1.5A）；
C．电压表V1（量程：0－3V，R V 约为5kΩ）；
D．电压表V2（量程：0－15V，R V约为10kΩ）；
E．电流表A1（量程：0－0.6A，R A约为0.5Ω）；
F．电流表A2（量程：0－3A，R A约为0.1Ω）；
G．铅蓄电池、电键各一个，导线若干；
实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压。
（1）为了减少误差，实验中应选电压表，电流表；
（2）在实验中，电流表应采用法（填“内接”或“外接”）；
（3）请在图虚线框内按要求设计实验电路图（部分线已画好）（4）某同学实验后作出的I－U图象如图所示，请分析该图象形成的原因是：
8．用伏安法测一未知电阻R x ，用甲图的连接方法测得的数据是V U 0.31=,mA I 0.31=，用乙图的连接方法测得的数据是V U 9.22=,mA I 0.42=，由此可知 （ ） A ．甲图所示的接法测量误差较小 B ．乙图所示的接法测量误差较小 C ．测量值大于真实值 D ．测量值小于真实值
9、用伏安法测一个电阻的电阻值，将实验器材按图连接，留下电压表一接线头P ，将P 分别与a 、b 两点接触一下，再作选择（ ） A ．若电流表变化显著，P 应接在a B ．若电流表变化显著，P 应接在b C ．若电压表变化显著，P 应接在a D ．若电压表变化显著，P 应接在b
10．如图所示，滑动变阻器阻值变化范围为0～R ，定徝电阻阻值为R 0，设A 、
B 两端电压恒为U ，要使R 0获得U /2的电压，应把滑动变阻器的滑片P 移到
( )
A ．R 的中点偏上
B ．R 的中点偏下
C ．R 的中点
D ．R 的最上端
11.如图甲所示为分压器电路图，已知电源电动势为E ，内电阻不计，变阻器总电阻为R 0＝50Ω。
闭合电键S 后，负载电阻R L 两端的电压U 随变阻器a 端至滑动触头间的阻值R x 变化而改变。
当负载电阻分别为R L1＝200Ω和R L2＝20Ω时，关于负载电阻两端的电压U 随R x 变化的图线大致接近图乙中的哪条曲线，下列说法中正确的是( )
A ．R L1大致接近曲线①，R L2大致接近曲线②
Rx
甲
乙
B．R Ll大致接近曲线②，R L2大致接近曲线①
C．R L1大致接近曲线③，R L2大致接近曲线④
D．R L1大致接近曲线④，R L2大致接近曲线③
12、表格中所列数据是测量小灯泡U－I关系的实验数据：
（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图（填“甲”或“乙”）；
（2）在方格纸内画出小灯泡的U－I曲线。
分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）如图丙所示，用一个阻值为10Ω定值电阻R和上述小灯泡组成串联电路，连接到内阻不计、电动势为3V的电源上。
则流过灯泡的电流约为 A。