中国石油大学(华东)现代远程教育-电学元件伏安特性研究.docVIP

中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(二) 实验名称：电学元件伏安特性研究 学 号： 年级专业层次： 16春网络春高起专计算机应用技术 学习中心： 提交时间： 2016 年 11 月 22 日 一、实验目的 掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法 学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法 加深理解欧姆定律，熟悉伏安特性曲线的绘制方法 二、实验原理 若二端元件的特性可用加在该元件两端的电压U和流过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表征，以电压U为横坐标，以电流I为纵坐标，绘制I-U曲线，则该曲线称为该二端元件的伏安特性曲线。 电阻元件是一种对电流呈阻力特性的元件。当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转化为其它形式的能量，例如热能、光能等，同时，沿电流流动的方向产生电压降，流过电阻 R的电流等于电阻两端电压U与电阻阻值之比，即 （1-1） 这一关系称为欧姆定律。 若电阻阻值R不随电流I变化，则该电阻称为线性电阻元件，常用的普通电阻就近似地具有这一特性，其伏安特性曲线为一条通过原点的直线，如图1-1所示，该直线斜率的倒数为电阻阻值R。 线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标原点，说明在电路中若将线性电阻反接，也不会不影响电路参数。这种伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。 白炽灯工作时，灯丝处于高温状态，灯丝的电阻随温度升高而增大，而灯丝温度又与流过灯丝的电流有关，所以，灯丝阻值随流过灯丝的电流而变化，灯丝的伏安特性曲线不再是一条直线，而是如图1-2所示的曲线。 半导体二极管的伏安特性曲线取决于PN结的特性。在半导体二极管的PN结上加正向电压时，由于PN结正向压降很小，流过PN结的电流会随电压的升高而急剧增大；在PN结上加反向电压时，PN结能承受和大的压降，流过PN结的电流几乎为零。所以，在一定电压变化范围内，半导体二极管具有单向导电的特性，其伏安特性曲线如图1-3所示。 稳压二极管是一种特殊的二极管，其正向特性与普通半导体二极管的特性相似。加反向电压时，在电压较低的某范围内，电流几乎为零；一旦超出此电压，电流就会突然增加，并保持PN结上的电压恒定不变。稳压二极管的伏安特性曲线如图1-4所示。 三、实验器材四、实验内容 测定线性电阻的伏安特性 本实验在实验板上进行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω电阻作为被测元件，并按图-5接好线路。经检查无误后，打开直流稳压电源开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表-1中所列数值。并将相对应的电流值记录在表中。 测量半导体二极管的伏安特性 正向特性 将稳压电源的输出电压调到2V后，关闭电源开关，按图1-6接好线路。经检查无误后，开启稳压电源。调节电位器，使电压表读数分别为表-2中数值，并将相对应的电流表读数记于表-2中为了便于作图，在曲线弯曲部分可适当多取几个测量点。测定小灯泡灯丝的伏安特性 本实验采用低压小灯泡作为测试对象。 按图1-8接好路。经检查无误后，打开直流稳压电源开关。依次调节电源输出电压为表-4所列数值。并将相对应的电流值记录在表-4中。-1 测定线性电阻的伏安特性 U（V）0 2 4 6 8 10 R=200Ω I(mA) 0 10 1.8 27 40 49 R=2000Ω I(mA) 0 1 2 3 4 5 表1-2 测定二极管的正向伏安特性 U（V） 00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 I（mA） -3 测定小灯泡灯丝的伏安特性 U（V） 00.4 0.8 1.2 1.6 2 3 4 5 6 8 I（mA） 答：线性电阻，其阻值恒定，其电流与电压成正比。伏安特性曲线为过原点的有一定斜率的直线。斜率为I/U=1/R。灯丝的电阻随电流的增大，发热，温度升高，电阻升高，电流的升高变弱。因此，其伏安特性曲线为过原点的曲线，偏向于横轴U。这是静态特性，就是电压电流的变化是非常缓慢的，灯丝的温度得以随之也缓慢地变化。答：双向元件是必须有两只反极性且并联而成的子元件 备注：该报告纳入考核，占总评成绩的10%。 图1-1 线性电阻元件的伏安特性曲线 图1-2 小灯泡灯丝的伏安特性曲线 图1-4 稳压二极管的伏安特性曲线 图1-3 半导体二极管的伏安特性曲线 图1-5 测量线性电阻伏安特性的电路 图1-6 测量