實(shí)驗(yàn)四__電阻元件伏安特性的測定.doc

實(shí)驗(yàn)四 電阻元件伏安特性的測定【實(shí)驗(yàn)簡介】電阻是電學(xué)中常用的物理量。利用歐姆定律測導(dǎo)體電阻的方法稱為“伏安法”。為了研究材料的導(dǎo)電性，通常作出其伏安特性曲線，了解它的電壓和電阻的關(guān)系。伏安特性曲線是直線的元件稱為“線性元件”，伏安特性曲線不是直線的元件稱為“非線性元件”。這兩種元件的電阻都可以用伏安法測量。但是，由于測量時(shí)電表被引入測量電路，電表內(nèi)阻必然會(huì)影響測量結(jié)果，因而應(yīng)考慮對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行必要的修正，以減小系統(tǒng)誤差。 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解電學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器的規(guī)格、性能，學(xué)習(xí)它們的使用方法。2、學(xué)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)程和連接電路的一般方法。3、掌握電阻元件伏安特性的測量方法，用伏安法測電阻。4、了解系統(tǒng)誤差的修正方法，學(xué)會(huì)作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)儀器和用具】直流穩(wěn)壓電源，直流電壓表，直流電流表，滑線變阻器，電阻元件盒（一個(gè)百歐，一約千歐，一個(gè)二極管），導(dǎo)線10根?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中常用的線繞電阻、碳膜電阻和金屬膜電阻等，它們都具有以下共同特性，即加在該電阻上的電壓與通過其上的電流總是成正比例的變化(忽略電流熱效應(yīng)對(duì)阻值的影響)。若以縱坐標(biāo)表示電流，橫坐標(biāo)表示電壓，電流與電壓的關(guān)系如圖4-2（a）所示。具有這種特性的電阻元件成為“線性電阻元件”。2、非線性電阻如果電阻電阻元件兩端的電流、電壓關(guān)系為曲線，則這類電阻元件稱為“非線性電阻元件”（如熱敏電阻、二極管等）。這種元件的特點(diǎn)是電阻隨加在它兩端的電壓改變而改變?nèi)鐖D4-2（b）所示。一般均用伏安特性曲線來反映非線性電阻元件的特性。圖4-2（a）線性電阻的伏安特性曲線圖4-2（b）二極管的伏安特性曲線3、伏安法測電阻歐姆定律告訴我們，通過一段電路的電流，與這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路的電阻成反比，即。由此可求得電阻（4-1）這是伏安法測電阻所根據(jù)的基本原理。圖4-3電路（1）電流表內(nèi)接法如圖4-3所示，電流表內(nèi)接法。電流表測出的電流就是通過待測電阻的電流，但電壓表測出的電壓U應(yīng)等于兩端的電壓與電流表內(nèi)阻上的電壓之和。 （4-2）由此式可知，電阻的測量值比實(shí)際值要大，是由于電流表內(nèi)接帶來的誤差，稱為接入誤差。在粗略測量的情況下，一般在（如為幾千歐）時(shí)用“內(nèi)接法”。為精確計(jì)算出的值，應(yīng)按式進(jìn)行修正。（由實(shí)驗(yàn)室給出）。（2）電流表外接法圖4-3中電流表外接法電壓表測出的電壓U就是兩端的電壓，但電流表測出電流應(yīng)等于與之和。 （4-3） 由此式可知，電阻的測量值比實(shí)際值要小，是由于電流表外接帶來的接入誤差。在粗略測量的情況下，一般在（如為幾歐或幾十歐）時(shí)用“外接法”。為精確計(jì)算出的值，應(yīng)按式進(jìn)行修正。（由實(shí)驗(yàn)室給出）。4、半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體二極管是一種常用的非線性電子元件，由P型、N型半導(dǎo)體材料制成PN結(jié)經(jīng)歐姆接觸引出電極，封裝而成。兩個(gè)電極分別為正極、負(fù)極。二極管的主要特點(diǎn)是單向?qū)щ娦?，其伏安特性曲線如圖4-2（b）所示。其特點(diǎn)是：在正向電流和反向電壓較小時(shí)，伏安特性呈現(xiàn)為單調(diào)上升曲線；在正向電流較大時(shí)，趨近為一條直線；在反向電壓較大時(shí)，電流趨近極限值,叫做反向飽和電流；在反向電流超過某一數(shù)值時(shí)，電流急劇增大，這種情況稱做擊穿，叫做擊穿電壓。由于二極管具有單向?qū)щ娦裕陔娮与娐分械玫搅藦V泛應(yīng)用，常用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中作為開關(guān)元件。5、測量電阻元件特性應(yīng)注意的問題：（1）伏安法測電阻 測量時(shí)加在被測電阻兩端的電壓不得超過該電阻的最大電壓值。（2安排測量電路時(shí)，變阻器電路的選擇應(yīng)考慮到調(diào)節(jié)方便。能滿足測量范圍的要求，實(shí)驗(yàn)中采用分壓電路，一般變阻器的阻值應(yīng)小于負(fù)載電阻。（3）使用指針式電表選取電表量程時(shí)，既要注意測量值最好不得超指針滿偏的三分之二以保證儀表安全，又要使讀數(shù)盡可能大以減小讀數(shù)的相對(duì)誤差，并且同一組數(shù)據(jù)要在同一量程下完成。測量前應(yīng)注意觀察記錄電表的的機(jī)械零點(diǎn)。對(duì)測量電阻值分別選擇內(nèi)接法或外接法進(jìn)行測量，并進(jìn)行系統(tǒng)誤差的修正，最后對(duì)兩種接法的結(jié)果進(jìn)行比較分析?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求】、用電流表內(nèi)接法測電阻按圖4-3所示電路，選用內(nèi)接法，先合理擺放好各儀器的位置，然后連接電路。調(diào)節(jié)電源電壓和滑線變阻器，使待測電路的電壓和電流逐漸增大，按數(shù)據(jù)記錄要求測出5組、的值。（定電壓，測電流）、用電流表外接法測電阻電路選用“外接法”。重新選擇電表量程和電源電壓。測出5組、值。 3、測量二極管的伏安特性曲線正向時(shí)采用外接法，反向時(shí)采用內(nèi)接法，思考為什么按圖所示電路，將待測電阻換為非線性電阻元件二極管，測量伏安特性曲線。圖4-4電路實(shí)驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)送交教師審閱，教師認(rèn)可后，再拆除電路，歸整儀器。【數(shù)據(jù)記錄與處理】12345量程內(nèi)接法R1電壓（伏）60.070.080.090.0100.07.5伏電流R2電壓（伏）60.070.080.090.0100.07.5伏電流外接法R1電壓（伏）60.070.080.090.0100.07.5伏電流R2電壓（伏）60.070.080.090.0100.07.5伏電流二極管正向電壓（伏）35.030.025.020.015.03伏電流反向電壓（伏）60.070.080.090.0100.07.5伏電流1、用“內(nèi)接法”測電阻的數(shù)據(jù)記錄及處理= 。 。 。（說明：,和取5組中的最大值，電壓表、電流表均為0.5級(jí)） 。 。2、用“外接法”測電阻的數(shù)據(jù)記錄及處理 ， ， ， ， 。3、根據(jù)非線性電阻元