實(shí)驗(yàn)一電路元件伏安特性的測試

1、實(shí)驗(yàn)一電路元件伏安特性的測試（驗(yàn)證性）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路元件的方法。2.掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。3.掌握實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說明任何一個(gè)二端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(shù)關(guān)系If(U)來表示，即用I-U平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。1.線性電阻器（由歐姆定律U(t)=R i(t)定義， 關(guān)聯(lián)參考方向，阻值R為常數(shù)，元件對(duì)不同方向的電流或不同極性的電壓，其表現(xiàn)是一樣的，兩個(gè)端鈕沒有任何區(qū)別，這種性質(zhì)為所有的線性電阻所具備，稱為雙向性。）的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如

2、圖1-1中a曲線所示，該直線的斜率的倒數(shù)等于該電阻器的電阻值。2.一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，燈絲電阻可視為非線性電阻。（電阻元件凡不是線性的就稱為非線性的）一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖1-1中b曲線所示。圖1-13.一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其伏安特性如圖1-1中c所示。正向壓降很?。ㄕ?qū)ㄇ译娏鞑淮髸r(shí)一般的鍺管壓降約為0.20.3V，硅管壓降約為0.50.7V），（正向?qū)妷阂话愕逆N管約為0.1V，硅管約為0.5V）正向電流隨正向壓降的

3、升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。4.穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖1-1中d所示。在反向電壓開始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管。此時(shí)，二極管工作在反向擊穿狀態(tài)，但采取了適當(dāng)措施限制通過管子的電流保證管子不因過熱而燒壞。這樣，流過管子的電流在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，管子兩端電壓變化很小，達(dá)到“穩(wěn)壓”效果。）電流將突然增加，以后它的端電

4、壓將基本維持恒定，當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時(shí)其端電壓僅有少量增加。注意：流過二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會(huì)被燒壞。三、實(shí)驗(yàn)儀器可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、直流電壓表、數(shù)字多用表、電源轉(zhuǎn)接箱、元件箱。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：將可調(diào)電源中的兩路“030V可調(diào)輸出”直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至最?。ㄕ{(diào)節(jié)旋鈕輕輕逆時(shí)針旋到底），并將恒流源的輸出粗調(diào)旋鈕撥到2mA檔，輸出細(xì)調(diào)旋鈕調(diào)至最小。將電源轉(zhuǎn)接箱和其下方的“AC220V輸出”通過所帶的插頭連接線連接電源插孔，并將電源轉(zhuǎn)接箱電源插孔通過紅、藍(lán)粗線和可調(diào)電源及測量儀表一的電源插孔相連（L與L用紅線連接，N與N用藍(lán)線連接）。1.測定線性電阻器

5、的伏安特性按圖1-2接線，穩(wěn)壓電源取“可調(diào)電源”中的兩路“030V可調(diào)輸出”直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的任一路都可。毫安表用數(shù)字多用表，計(jì)算電路的最大電流，選擇合適的毫安表的量程及接線端子，電壓表選取“測量儀表一”中的“直流電壓表0200V”，電阻從“元件箱”中選取。接線過程中注意電源和儀表的極性及電壓表和電阻的并聯(lián)都要正確。接完線檢查無誤后將電源轉(zhuǎn)接箱和其下方的“AC220V輸出”的電源控制開關(guān)合上，并將可調(diào)電源及測量儀表一的電源控制開關(guān)合上。記下剛接通電源時(shí)的電壓表、電流表的初始值，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，緩慢地增加，一直到10V左右，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、I ，較均勻地取六組數(shù)據(jù)，

6、讓最后的電壓表示數(shù)為10V。圖1-2 圖1-3UR(V)初始值10I (mA)初始值2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性將圖1-2中的直流穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至最?。ㄕ{(diào)節(jié)旋鈕輕輕逆時(shí)針旋到底），關(guān)掉電源轉(zhuǎn)接箱電源控制開關(guān)，將R換成一只12V，0.1A的燈泡（從“元件箱”中選取，計(jì)算電路中的最大電流，選擇合適的毫安表量程，并注意根據(jù)新的量程確定毫安表是否要重新接線，接好線檢查無誤后合上電源轉(zhuǎn)接箱電源控制開關(guān)。記下電壓表和電流表的初始值，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U緩慢地增加，使電壓表讀數(shù)不超過12V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UL、I ，UL為燈泡的端電壓，同樣可較均勻地取六組數(shù)據(jù)。UL(V)初始值12

7、I (mA)初始值3.測定半導(dǎo)體二極管IN4007的伏安特性將圖1-2中的直流穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至最?。ㄕ{(diào)節(jié)旋鈕輕輕逆時(shí)針旋到底），關(guān)掉電源轉(zhuǎn)接箱電源控制開關(guān)，按圖1-3接線，R為限流電阻，它和二極管均從元件箱中選取?？烧{(diào)穩(wěn)壓電源不變，測二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過35mA，根據(jù)此電流調(diào)節(jié)要求判斷電流表是否需要重新選擇量程和接線端子，執(zhí)行正確操作，接線過程中注意二極管、直流電壓表、數(shù)字多用表、直流穩(wěn)壓電源的極性、二極管和電壓表的并聯(lián)不要接錯(cuò)。接好線檢查無誤后合上電源轉(zhuǎn)接箱電源控制開關(guān)。記下此時(shí)電壓表和電流表的數(shù)值。緩慢增大可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出，記錄相應(yīng)的電壓表和電流表數(shù)值，二極管D的正向

8、施壓UD+可在00.75V之間取值。在0.50.75V之間應(yīng)多取幾個(gè)測量點(diǎn)。并注意二極管的正向電流不得超過35mA。測反向特性時(shí)，只需將圖1-3中的二極管D反接，（反接前注意電壓源的輸出降至最小和電源轉(zhuǎn)接箱的斷電，）且其反向施壓UD可達(dá)30V左右，因反向電流極小，毫安表的量程改為2mA。正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UD+（V）I (mA)反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UD（V）I (mA)4.測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性將圖1-3中的二極管IN4007換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3測量。其正反向電流不能超過±20mA。（注意將圖1-3電路換接時(shí)電壓源的輸出降至最小和電源轉(zhuǎn)接箱的斷電以及數(shù)字多用表電流量程的變化。）UZ+（V）I (mA)UZ（V）I (mA)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.測二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電流表讀數(shù)不得超過35mA。2.進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯(cuò)。電路元件換接時(shí)先斷開電源后再操作。六、預(yù)習(xí)思考題1.線性電阻與非線性電阻的概念是什？2.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何異同，其用途如何？3.在圖3-3中，設(shè)U=2V，