电阻元件的伏安特性实验报告

电阻元件的伏安特性实验 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 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。 3 按图1-3接线，R为限流电阻，取200Ω，二极管的型号为1N4007。测二极 管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管,的正向压降UD+可在0,0.75V之间取值。特别是在0.5,0.75之间更应取几个测量点。测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负 连线互换，调节直流稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地增加，其反向施压UD,可达,30V，数据分别记入表1-3和表1-4。 表1-3 测定二极管的正向特性 4(测定稳压二极 (1)正向特性实验 将图1-3中的二极管1N4007换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压，数据记入表1-5。 (2)反向特性实验 将图1-3中的稳压二极管2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压U从0,20V缓慢地增加，测量2CW51二端的反向施压UZ,及电流I，由UZ,可看出其稳压特性。数据记入表1-6。 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。 2. 预习思考题 (1)线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别,它们的电阻值与通过的电流有无关系, 答: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， 电压与电流的关系，符合欧姆定律。线性电阻元件的阻值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。 (2)请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状, 答:电阻器是线性电阻，其伏安特性曲线的形状见图1-1(a)所示。 白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等是非线性电阻，它们的伏安特性曲线如图1-1(b)、(c)、(d)所示。 (3)设某电阻元件的伏安特性函数式为I,f(U)，如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。 答:在平面内绘制xOy直角坐标系，以x轴为电压U，y轴为电流I，计算出电流I和电压U的数据，根据数据类型，合理地绘制伏安特性曲线。 六、实验报告 1(根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线(其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺)。 2(根据线性电阻的伏安特性曲线，计算其电阻值，并与实际电阻值比较。 3. 必要的误差分析。 4. 实验及体会。 篇二:实验四__电阻元件伏安特性的测定 实验四 电阻元件伏安特性的测定 【实验简介】 电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。 为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。 【实验目的】 1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。 【实验仪器和用具】 直流稳压电源，直流电压表，直流电流表，滑线变阻器，电阻元件盒(一个百欧，一约千欧，一个二极管)，导线10根。 【实验原理】 1、伏安特性曲线 实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具 有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系如图4-2(a)所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。 2、非线性电阻 如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”(如热敏电阻、二极管等)。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图4-2(b)所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。 3、伏安法测电阻 欧姆定律告诉我们，通过一段电路的电流，与这段电路两端的电压成正比， 与这段电路 的电阻成反比，即I? UU。由此可求得电阻R?(4-1) RI 这是伏安法测电阻所根据的基本原理。 (1)电流表内接法 如图4-3所示，电流表内接法。电流表测出的电流I就是通过待测电阻Rx的电流Ix，但电压表测出的电压U应等于Rx两端的电压Ux与电流表内阻 RA上的电压UA之和。 R测? RUUx?UA ??Rx?RA?Rx(1?A) (4-2) IIxRx 图4-3电路 由此式可知，电阻的测量值R测比实际值Rx要大， RA 是由于电流表内接带来的误差，Rx 称为接入误差。在粗略测量的情况下，一般在Rx??RA(如Rx为几千欧)时用“内接法”。为精确计算出Rx的值，应按式Rx=R测?RA进行修正。(RA由实验室给出)。 (2)电流表外接法 图4-3中电流表外接法(电压表测出的电压U就是Rx两端的电压Ux，但电流表测出电流，应等于Ix与IV之和。 R测= RxUxUxU ==?(4-3) IIx?IVI(1?IV)1?Rx x IxRV 由此式可知，电阻的测量值R测比实际值Rx要小， Rx 是由于电流表外接带来的接入误RV 差。在粗略测量的情况下，一般在Rx??RV(如Rx为几欧或几十欧)时用“外接法”。为精确计算出Rx的值，应按式Rx? R测 进行修正。(RV由实验室给出)。 R测1?RV 4、半导体二极管 半导体二极管是一种常用的非线性电子元件，由P型、N型半导体材料制成PN结经欧姆接触引出电极，封装而成。两个电极分别为正极、负极。二极管的主要特点是单向导电性，其伏安特性曲线如图4-2(b)所示。其特点是:在正向电流和反向电压较小时，伏安特性呈现为单调上升曲线;在正向电流较大时，趋近为一条直线;在反向电压较大时，电流趋近极限值—IS,IS叫做反向饱和电流;在反向电流超过某一数值—Ub时，电流急剧增大，这种情况称做击穿，Ub叫做击穿电压。由于二极管具有单向导电性，它在电子电路中得到了 广泛应用，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。 5、测量电阻元件特性应注意的问题: (1)伏安法测电阻 测量时加在被测电阻两端的电压不得超过该电阻的最大电压值。 (2安排测量电路时，变阻器电路的选择应考虑到调节方便。能满足测量范围的要求，实验中采用分压电路，一般变阻器的阻值应小于负载电阻。 (3)使用指针式电表选取电表量程时，既要注意测量值最好不得超指针满偏的三分之二以保证仪表安全，又要使读数尽可能大以减小读数的相对误差，并且同一组数据要在同一量程下完成。 测量前应注意观察电表的的机械零点。对测量电阻值分别选择内接法或外接法进行测量，并进行系统误差的修正，最后对两种接法的结果进行比较分析。 【实验内容和要求】 ,、用电流表内接法测电阻 按图4-3(转 载于:wWw.xIeLw.com 写 网:电阻元件的伏安特性实验报告)所示电路，选用内接法，先合理摆放好各仪器的位置，然后连接电路。调节电源电压和滑线变阻器，使待测电路的电压和电流逐渐增大，按数据记录要求测出5组U、I的值。(定电压，测电流) ,、用电流表外接法测电阻 电路选用“外接法”。重新选择电表量程和电源电压。测出5组U、I值。3、测量二极管的伏安特性曲线 按图所示电路，将待测电阻换为非线性电阻元件二极管，测量伏安特性曲线 。 图4-4电路 实验结束，数据送交教师审阅，教师认可后，再拆除电路，归整仪器。 【数据记录与处理】 1、用“内接法”测电阻的数据记录及处理 x?测?RA?。 uA?S(x)? ??。 uB???。 (说明:u(U)?Um?0.5%,u(I)?Im?0.5%,U和I取5组中的 最大值，电压表、电流表均为0.5级) u(Rx)???。 Rx?x?u(Rx)???。 2、用“外接法”测电阻的数据记录及处理 x? 测 ??， 测1?RV uA?S(x)? ??， uB???， u(Rx)???， Rx?x?u(Rx)???。 3、根据非线性电阻元件伏安特性曲线测量数据记录，画出伏安 特性曲线。 【思考题】 1、如何使用直流稳压电源, 2、通常，滑线变阻器在电路中有几种作用,它们的接法有何不 同, 3、电表分哪几个等级,等级的数值意义是什么,电表的极限误差怎么计算,使用电表应注意哪些问题, 篇三:电路分析实验报告(电阻元件伏安特性的测量) 电力分析实验报告 实验一 电阻元件伏安特性的测量 一、实验目的: (1)学习线性电阻元件和非线性电阻元件伏安特性的测试方式。 (2)学习直流稳压电源、万用表、电压表的使用方法。 二、实验原理及说明 (1)元件的伏安特性。如果把电阻元件的电压取为横坐标，电流取为纵坐标，画出电压与电流的关系曲线，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性。 (2)线性电阻元件的伏安特性在u-i平面上是通过坐标原点的直线，与元件电压和电流方向无关，是双向性的元件。元件的电阻值可由下式确定:R=u/i=(mu/mi)tgα,期中mu和mi分别是电压和电流在u-i平 面坐标上的比例。 三、实验原件 Us是接电源端口，R1=120Ω,R2=51Ω,二极管D3为IN5404，电位器Rw 四、实验内容 (1)线性电阻元件的正向特性测量。 (2)反向特性测量。 (3)计算阻值，将结果记入表中 (4)测试非线性电阻元件D3的伏安特性 (5)测试非线性电阻元件的反向特性。 表1-1 线性电阻元件正(反)向特性测量 表1-5二极管IN4007正(反)向特性测量 五、实验心得 (1)每次测量或测量后都要将稳压电源的输出电压跳回到零值 (2)接线时一定要考虑正确使用导线