電學元件的伏安特性

1、電學元件伏安特性的測量目的1掌握測量伏安特性的基本方法2 正確使用電壓表、電流表、滑線變阻器和電阻箱。儀器用具電壓表電流表電阻箱滑線變阻器穩(wěn)壓電源待測電阻待測二極管開關(guān)導線原理1電學元件的分類對應(yīng)當在一電學元件兩端加上直流電壓，元件內(nèi)就會有電流通過。通過元件的電流與端電壓之間的函數(shù)關(guān)系稱為電學元件的伏安特性。以電壓和電流分別為橫坐標和縱坐標作出的曲線，稱為該元件的伏1所示，這2所示，這類元件稱為非安特性曲線。伏安特性所遵循的規(guī)律，就是該元件的導電特性。若所得結(jié)果為一條直線，如圖 類元件稱線性元件，如碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻等。若為一曲線，如圖線性元件，如半導體二極管、穩(wěn)壓管等。圖1線性元

2、件的伏安特性2 .實驗電路的的比較與選擇伏安法測電阻是研究物質(zhì)電學特性的常用方法。它即可以測線性電阻也可以測非線性電阻。其優(yōu)點是測量范圍寬，適用性廣，且只要知道被測元件兩端電壓U及流過它的電流I，由歐姆定律 R二U /I就可計算出電阻R來。但是，在實際測量中，由于電表內(nèi)阻的影響，根據(jù)R=U/I算出的阻值不是待測電阻的真實值。RIg(b)3如果按圖3(a)所示的電流表外接法測量，電壓表的讀數(shù) U等于待測電阻Rx兩端的電壓Ux,電流表的讀數(shù)I不等于lx,而是I = lx + lv。Rx是線性元件，因此如果Rx I： Rv （電壓表的內(nèi)阻）幕以上的項后，式（1）變?yōu)镽 U UxRI I X + I

3、v I X （1 + I v： I x），則lv I： lx，因此可將Ix（1 Iv Ix）-1用二項式定理展開，略去二次Ux(1)Rx)U X 八I v、R=(1iRx(1Rv(2)Rx/Rv是電壓表內(nèi)阻給測量結(jié)果帶來的相對誤差。由式（2）可見，電流表外接時，若用 U / I 若Rv值已知。貝U作為被測電阻值，則比實際值 Rx略小些，應(yīng)作以下修正。Ux尺占 1(1-Iv/I)lv)R(1 -R(llv(3)U xx(1IR二 R(1)Rv對于電流表內(nèi)接法，由圖3 （b）可知Ux Ua 二只乂Ra =Rx(1Ra/Rx)lx(4)其中，Ra為電流表的電阻， Ra/ Rx為電流表的內(nèi)阻給測量帶來

4、的相對誤差。由式（4）可見，若簡單地用 U/I值作為被測量電阻值，則比實際值Rx略大些，應(yīng)作如下修正。若Ra值已知，則Rx二R Ra 二R(1Ra/R)(5),宜采綜上所述，不論哪種連接法，誤差總是難免的。該誤差是由選用的實驗方法引起的，故稱為“方法誤 差”。用伏安法進行測量時，應(yīng)根據(jù)被測電阻的阻值范圍及所用電表的內(nèi)阻來合理選擇電路，使“方法誤 差”盡可能減小，通?？勺魅缦逻x擇：由式（4）可知，當RxRa時，接入誤差才可以忽略不計用電流表內(nèi)接法，此時，R Rx；由式（2）可知，當Rx： Rv時，宜采用電流表外接法，接入誤差才可以忽略不計，此時，R -Rx。對于既滿足 RxRa，又滿足Rx：尺的

5、電阻，兩種方法均可采用。 實驗內(nèi)容和步驟測量電阻的伏安特性曲線及Rx值待測電阻約為100Q，采用電流表的內(nèi)接法，其電路如圖（1 電源電壓E為3V，合理地選擇電流表和電壓表的量程，按圖（4）聯(lián)接好電路。mA團4電阻伏安特性測量團5二極管正向伏安特性2 經(jīng)教師檢查無誤后，接通電源，調(diào)節(jié)滑線變阻器，使電壓表的指示值為表 流值，填入表1。1所列，測出相應(yīng)得電U(V)0.501.001.502.002.503.00I(mA)升l(mA)降1 (mA)平均3 作伏安特性曲線。用作圖法求出R值，再由式（5）求出Rx值。4.用逐法求R值R (U 6 U 3 U 5 _ U 2 U4-U13 I 6 I 3再由

6、式（5）求出Rx值。 將上述兩種方法得出的R和Rx值進行比較,二測量晶體二極管伏安持性曲線作誤差分析。晶體二極管由P N結(jié)構(gòu)成。它有正、負兩個極，具有單向?qū)щ姷男阅?。即它的正、反方向的電阻值相誤后，方可接通電源。調(diào)節(jié)滑線變阻器，使電壓表的指示值為0.00V、0.10V、0.20V、0.30V、直到電差很大。對小功率晶體二極管來說，正向電阻一般只有幾十到幾百歐，反向電阻則有幾百至幾千歐，其值 無論正向、反向都不是定值與所加電壓有關(guān)，其伏安特性曲線是非線性的。1 測量晶體二極管正向伏安持性曲線5連接好電路。經(jīng)教師檢查無電源電壓E用1.5V，合理地選擇好電流表和電壓表的量程，然后按圖測出相應(yīng)的電流值，填入表2中。流達到最大允許電流為止（電流變化大的地方電壓值的間隔應(yīng)取小些 作出二極管正向伏安特性曲線。表2U(V)0.100.200.300.400.500.520.540.560.580.600.62I(mA)升I(mA)降I (mA)平均思考題1 若測量晶體二極管反向伏安持性曲線 , 電流表的接法與測正向時是否相同 , 為什么 ?2 有一個 12 V、 15W 的鎢絲燈泡，