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线性与非线性元件伏安特性的测定 实验目的 学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法 掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能 加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解.验证欧姆定律 实验原理 电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件， 有阻碍电流流动的性能。 当电流通过电阻元件 时，电阻元件将电能转换成其它形式的能量. 并沿着电流流动的方向产生电压降。 电压降的 大小等于电流的大小与电阻的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。 U=IR 上式的前提条件是电压 U和电流I的参考方向相关联.亦即参考方向一致。如果参考方 向相反.则欧姆定律的形式应为 U = -IR 电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的. 也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只 由该时刻流过电阻的电流所确定， 与该时刻前的电流的大小无关， 因此，电阻元件又被称为 “无记忆”元件。 当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，贝U电阻 R两端的电压与流过 它的电流成正比例。 我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。 反之.不符合上述条件 的电阻元件被叫做非线性电阻元件。 电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外， 还可以用其电流和电压的关系图形 来表示，该图形称为此元件的伏安特性曲线。 线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点 的直线，该直线的斜率即为电阻值，它是一个常数。如图 1-1所示。 半导体二极管是一种非线性电阻元件。 它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。 半 导体二极管的电路符号用 本表示.其伏安特性如图 1-2所示。由此可见半导体二极管的伏 安特性为非对称曲线。 图1-1线性电阻的伏安特性 图1-2半导体二极管伏安特性 对比图1-1和图1-2可以发现，线性电阻的伏安特性对称于坐标原点。这种性质称为双 向性，为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管的伏安特性不但是非线性的. 而且对于坐 标原点来说是非对称性的，又称非双向性。这种性质为多数非线性电阻元件所具备。 半导体 二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同， 当外加电压的极性和二极管的极性 相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻很大。 半导体二极管的这一性能称为单向导电性， 利用单向导电性可以把交流电变换成为直流电。 实验内容和步骤 测定线性电阻的伏安特性 本实验在九孔实验方板上进行。分立元件 R=200 Q和R=2000 Q电阻作为被测元件.井 按图1-3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1-11中所列数值。并将相对应的电流值记录在表 1-1中。 表1-1测定线性电阻的伏安特性 U(V) 0 2 4 6 8 10 R=200Q I(mA) R=2000Q I(mA) 2测量半导体二极管 正向特性 图1-4(a)测量半导体二极管正向伏安特性电路图 按图1-4(a)接好线路。经检查无误后，开启稳压电源.输山电压调至 2v。调节电位器 R,使电压表读数分别为表 1-2中数值，井将相对应的电流表读数记于表 1-2中，为了便于 作图，在曲线弯曲部分可适当多取几个测量点。 表1-2测定二极管的正向伏安特性 U(V) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 I(mA) ⑵反向特性 图1-4(b)测量半导体二极管反向伏安特性电路图 按图1-4(b)接好线路。经检查无误后，开启稳压电源.输山电压调至 20v。调节可变电 阻器使电压的读数分别为表 1-3中所列数值，井将相对应的电流表读数记入表 1-3中。 表1-3测定二极管的反向伏安特性 U(V) 0 5 10 15 20 I(mA) 3.测定小灯泡灯丝的伏安特性 图1-5测最小灯泡灯丝伏安特性电路图 本实验采用低压小灯泡做为测试对象。 接图1-5接好线路.经检查无误后.打开直流稳压电源开关。依次调节电源输山电压为 表2—4所列数值。井将相对应的电流值记录在表 1 —4中。 表1-4测定小灯泡灯丝的伏安特性 U(V) 0 0. 4 0. 8 1 . 2 1 . 6 2 3 4 5 6 8 I(mA) 四.实验设备 名称 数量 型号 1.直流可调电压 0— 30V板 1 MC1046 2 电阻 3 10Q X 1 , 200Q X 1, 2k Q X 1 3 电位器 1 1k Q X 1 4二极管 1 5 灯座和灯泡 1 12V/0,1A X 1 6标准型导线 ? 7标准型短接桥 ? 8九孔实验方板 1块 200mm x 300mm 9 交直流电压电流表 2块 MC1102 , MC1108 五.分析与讨论 按报告单上所列项日认真填写实验报告。 根据实验中所得数据，在坐标纸上绘制两个线性电阻、半导体二极管、小灯泡灯丝的伏 安