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文檔簡介
1、實驗一 線性與非線性元件伏安特性的測定一、實驗目的1掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測試技能。2學習直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表、電流表的使用方法。3加深對線性電阻元件、非線性電阻元件伏安特性的理解,驗證歐姆定律。二、實驗原理電阻元件是一種對電流呈現(xiàn)阻力的元件,有阻礙電流流動的性能。當電流通過電阻元件時,必然要消耗能量,就會沿著電流流動的方向產生電壓降,電壓降的大小等于電流的大小與電阻值的乘積。電壓降和電流及電阻的這一關系稱為歐姆定律。 (11) 上式的前提條件是電壓U和電流I的參考方向相關聯(lián),亦即參考方向一致。如果參考方向相反,則歐姆定律的形式應為 (12) 電阻上的電壓和流過它的電流是同
2、時并存的,也就是說,任何時刻電阻兩端的電壓降只由該時刻流過電阻的電流所確定,與該時刻前的電流的大小無關,因此電阻元件又稱為“無記憶”元件。 當電阻元件R的值不隨電壓或電流大小的變化而改變時,則電阻R兩端的電壓與流過它的電流成正比例。我們把符合這種條件的電阻元件稱為線性電阻元件。反之,不符合上述條件的電阻元件被叫做非線性電阻元件。任一二端電阻元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數關系Uf(I)來表示,即用UI平面上的一條曲線來表征,這條曲線稱為該電阻元件的伏安特性曲線。根據伏安特性的不同,電阻元件分兩大類:線性電阻和非線性電阻。線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過坐標原點
3、的直線,如圖11中(a)所示,該直線的斜率只由電阻元件的電阻值R決定,其阻值為常數,與元件兩端的電壓U和通過該元件的電流I無關;非線性電阻元件的伏安特性是一條經過坐標原點的曲線,其阻值R不是常數,即在不同的電壓作用下,電阻值是不同的,常見的非線性電阻如白熾燈絲、普通二極管、穩(wěn)壓二極管等,它們的伏安特性如圖11中(b)、(c)、(d)。在圖11中,U 0的部分為正向特性,U 0的部分為反向特性。線性電阻的伏安特性對稱于坐標原點,這種性質稱為雙向性,為所有線性電阻元件所具備。半導體二極管的伏安特性不但是非線性的,而且對于坐標原點來說是非對稱性的,又稱非雙向性。這種性質為多數非線性電阻元件所具備半導
4、體二極管的電阻隨著其端電壓的大小和極性的不同而不同,當外加電壓的極性和二極管的極性相同時,其電阻值很小,反之二極管的電阻值很大。半導體二極管的這一性能稱為單向導電性,利用單向導電性可以把交流電變換為直流電。繪制伏安特性曲線通常采用逐點測試法,即在不同的端電壓作用下,測量出相應的電流,然后逐點繪制出伏安特性曲線,根據伏安特性曲線便可計算其電阻值。三、實驗設備1直流電壓表、電流表各1塊;2直流穩(wěn)壓電源(雙路030V可調)1臺;3EEL51N單元板1塊。 4低壓導線若干。四、實驗內容及步驟1測定線性電阻的伏安特性按圖12接線,圖中的電源U選用恒壓源的可調穩(wěn)壓輸出端,通過直流數字毫安表與1k線性電阻相
5、連,電阻兩端的電壓用直流數字電壓表測量。調節(jié)恒壓源可調穩(wěn)壓電源的輸出電壓U,從0伏開始緩慢地增加(不能超過10V),在表11中記下相應的電壓表和電流表的讀數。表11 線性電阻伏安特性數據U(V)012345678910I(mA)2測定6.3V白熾燈泡的伏安特性將圖1-2中的1k線性電阻換成一只6.3V的燈泡,重復1的步驟,電壓不能超過6.3V(否則會燒毀燈泡),在表12中記下相應的電壓表和電流表的讀數。表12 6.3V白熾燈泡伏安特性數據U (V)00.511.522.533.544.555.56.3I (mA)3測定半導體二極管的伏安特性(1)測量二極管的正向特性按圖13接線,R為限流電阻,
6、取200(十進制可變電阻箱),二極管的型號為1N4007。測二極管的正向特性時,其正向電流不得超過25mA,二極管VD的正向壓降可在00.75V之間取值。特別是在0.50.75之間更應取幾個測量點;將數據記入表13(2)測量二極管的反向特性測反向特性時,將可調穩(wěn)壓電源的輸出端正、負連線互換,調節(jié)可調穩(wěn)壓輸出電壓U,從0伏開始緩慢地減少(不能超過-30V), 將數據記入表14中。表13 二極管正向特性實驗數據U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表14 二極管反向特性實驗數據U (V)051015202530I (mA)4測定穩(wěn)壓管的伏安特性將圖13中的二極管1N4007換成穩(wěn)壓管2CW51,重復實驗內容3的測量,其正、反向電流不得超過20mA,將數據分別記入表15和表16中。表15 穩(wěn)壓管正向特性實驗數據U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表16 穩(wěn)壓管反向特性實驗數據U (V)011.52.2.52.833.23.53.55 I (mA)五、實驗注意事項1測量時,可調穩(wěn)壓電源的輸出電壓由0V緩慢逐漸增加,應時刻注意電壓表和電流表,不能超過規(guī)定值。2穩(wěn)壓電源輸出端切勿碰線短路。3測量中,隨時注意電流表讀數,及時更換電流表量程,勿使儀表超量程。六、實
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