实验一线性和非线性元件伏安特性的测绘.docVIP

实验一线性与非线性元件伏安特性的测绘 一．实验目的 1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法2．学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。 二．原理说明 任一二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U＝f(I)来表示，即用U－I平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该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中（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是一条经过坐标原点的曲线，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，它们的伏安特性如图5－1中（b）、（c）、（d）。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，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。 三．实验设备 1．直流电压、电流表； 2．电压源（双路0～30V可调）； 3．EEL－组EEL－组件。 四．实验内容 1．测定线性电阻的伏安特性 按图1－2接线，图中的电源U选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1kΩ线性电阻相连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量。 调节恒压源可调稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不能超过10V），在表1－1中记下相应的电压表和电流表的读数。 表1－1 线性电阻伏安特性数据 U(V) 0 2 4 6 8 10 I(mA) 2．测定6.3V白炽灯泡的伏安特性 将图1-2中的1kΩ线性电阻换成一只6.3V的灯泡，重复1的步骤，电压不能超过6.3V，在表1－2中记下相应的电压表和电流表的读数。 表1－2 6.3V白炽灯泡伏安特性数据 U (V) 0 1 2 3 4 5 6.3 I (mA) 3．测定半导体二极管的伏安特性 按图1—3接线，Ｒ为限流电阻，取200Ω（十进制可变电阻箱），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25mA，二极管ＶＤ的正向压降可在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，将可调稳压电源的输出端正、负连线互换，调节可调稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地（不能超过30V）， 将数据分别记入表1－3和表1－4中。 表1－3 二极管正向特性实验数据 U (V) 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I (mA) 表1－4 二极管反向特性实验数据 U (V) 0 －5 －10 －15 －20 －25 －30 I (mA) 4．测定稳压管的伏安特性 将图1—3中的二极管1N4007换成稳压管2CW51，重复实验内容3的测量，其正、反向电流不得超过±20mA，将数据分别记入表1－５和表1－６中。 表1－５ 稳压管正向特性实验数据 U (V) 0 0.2 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I (mA) 表1－６ 稳压管反向特性实验数据 U (V) 0 －1 －1.5 －2. －2.5 －2.8 －3 －3.2 －3.5 －3.55 I (mA) 五．实验注意事项 1．测量时，可调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．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。 六．预习与思考题 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？ 2．如何计算线性电阻与非线性电阻的电阻值？ 3．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？ 4．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。 七．实验报告要求 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。 2．根据伏安特性曲线，计算线性电阻的电阻值，并与实际电阻值比较。 3．根据伏安特性曲线，计算白炽灯在额定电压（6.3V）时的电阻值，当电压降低20％时，阻值为多少？ 4．回答思考题。