電工實驗一 電路元件伏安特性測試與電源外特性測量

3-PAGE5實驗一電路元件伏安特性的測繪及電源外特性的測量實驗目的學習測量線性和非線性電阻元件伏安特性的方法，并繪制其特性曲線學習測量電源外特性的方法掌握運用伏安法判定電阻元件類型的方法學習使用直流電壓表、電流表，掌握電壓、電流的測量方法實驗原理電阻元件伏安特性二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件電流之間的函數(shù)關系。把電阻元件上的電壓取為縱（或橫）坐標，電流取為橫（或縱）坐標，根據(jù)測量所得數(shù)據(jù)，畫出電壓和電流的關系曲線，稱為該電阻元件的伏安特性曲線。線性電阻元件線性電阻元件的伏安特性滿足歐姆定律。在關聯(lián)參考方向下，可表示為：U=IR，其中R為常量，稱為電阻的阻值，它不隨其電壓或電流改變而改變，其伏安特性曲線是一條過坐標原點的直線，具有雙向性。如圖1-1（a）所示。非線性電阻元件非線性電阻元件不遵循歐姆定律，它的阻值R隨著其電壓或電流的改變而改變，即它不是一個常量，其伏安特性是一條過坐標原點的曲線，如圖1-1（b）所示。U(v)I(mA)I(mA)U(v)00(a)線性電阻的伏安特性曲線(b)非線性電阻的伏安特性曲線圖1-1伏安特性曲線直流電壓源直流電壓源理想的直流電壓源輸出固定幅值的電壓，輸出電流大小取決于所連接的外電路，因此其外特性曲線是平行于電流軸的直線，如圖1-2（a）中實線所示。實際電壓源的外特性曲線如圖1-2（a）虛線所示，在線性工作區(qū)它可以用一個理想電壓源Us和內電阻Rs相串聯(lián)的電路模型來表示，如圖1-2（b）所示。圖中角θ越大，說明實際電壓源內阻Rs值越大。實際電壓源的電壓U和電流I的關系式為： 式（1-1）測量方法將電壓源與一可調負載電阻串聯(lián)，改變負載電阻R2的阻值，測量出相應的電壓源電流和端電壓，便可以得到被測電壓源的外特性。圖1-2電壓源特性實驗設備名稱 數(shù)量 型號雙路可調直流電源 1塊 30121046直流電壓電流表模塊 1塊 30111047電阻 13只 1*1 5.1*110*122*151*2100*2220*11k*1白熾燈泡 1只 12V/0.1A燈座 1只 M=9.3mm短接橋和連接導線 若干 P8-1和50148實驗用9孔插件方板 1塊 297mm×300mm實驗步驟測量線性電阻元件的伏安特性按圖1-4接線，取RL=51，Us用直流穩(wěn)壓電源，注意應先將穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕置于零位。調節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕，使電壓Us分別為1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、9.8V，并測量對應的電流值和負載RL兩端電壓U，數(shù)據(jù)記入表1-1。然后斷開電源，穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕置于零位。表1-1線性電阻的伏安特性測試Us（v）1234567899.8I（mA）U（v）R=U/I（）圖1-4線性電阻元件的實驗線路圖1-5非線性電阻元件的實驗線路根據(jù)所測數(shù)據(jù)，繪制出RL=51電阻的伏安特性曲線。先取點，再用光滑曲線連接各點。I(mA)0U(V)2.測量非線性電阻元件的伏安特性（1）按圖1-5接線，非線性電阻元件為12V/0.1A小燈泡。（2）調節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕，使其輸出電壓分別為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12V，注意輸出電壓勿超過12伏，否則易損壞元件。測量電路電流值I及燈泡兩端電壓U，將數(shù)據(jù)記入表1-2。斷開電源，將穩(wěn)壓電源輸出電壓旋鈕置零位。表1-2非線性電阻元件的伏安特性測試Us（V）1234567891011I（mA）U（V）R=U/I（）（3）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制出白熾燈的伏安特性曲線。I(mA)0U(V)測量直流電壓源的伏安特性按圖1-6接線，將直流穩(wěn)壓電源視作直流電壓源，取R=100。穩(wěn)壓電源的輸出電壓調節(jié)為Us=10V，改變電阻RL的值，使其分別為100、51、22、10、5.1、1，測量其相對應的電流I和直流電壓源端電壓U，記于表1-3。表1-3電壓源實驗數(shù)據(jù)RL（）1005122105.11I（mA）U（V）圖1-6理想電壓源實驗線路圖1-7實際電壓源實驗線路根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制出直流電壓源的伏安特性曲線。I(mA)0U(V)測量實際直流電壓源的伏安特性按圖1-7接線，將直流穩(wěn)壓電源Us與電阻Ro（取51）相串聯(lián)來模擬實際直流電壓源，如圖中虛線框內所示，取R=100。將穩(wěn)壓電源輸出電壓調節(jié)為Us=10V，改變電阻RL的值，使其分別為100、51、22、10、5.1、1，測量其相對應的實際電壓源端電壓U和電流I，記入表1-4中。表1-4實際電壓源實驗數(shù)據(jù)RL（）1005122105.11I（mA）U（V）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制實際電壓源的伏安特性曲線。I(mA)0U(v)注意事項電流表應串接在被測電流支路中，電壓表應并接在被測電壓兩端，要注意直流儀表“+”、“－”端