电路元件的伏安特性实验原理

暨南大学本科实验报告专用纸(附页)

暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

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课程名称 电路原理 成绩评定 实验项目名称 电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华 实验项目编号 08063034901 实验项目类型 验证型 实验地点 暨南大学珠海学院电路原理实验室 学生姓名 学号 学院 系 专业 实验时间 年 月 日 午～ 月 日 午 温度 ℃湿度

一、实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法

2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、实验要求

1. 根据各实验结果数据，分别在附页纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2. 根据实验结果，总结、归纳被测各

实验一电路元件的伏安特性

、实验目的:

1、研究电阻元件和直流电源的伏安特性及其测定方法。

2、学习直流仪表设备的使用方法。

、原理及说明：

1、独立电源和电阻兀件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法(伏安表法)

伏安表法原理简单，测量方便，同时使用于非线性元件伏安特性的测定。

2、理想电压源的端电压U s(t)是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。如果U s(t)不随时间变化(即为常数)，则该电压称为理想直流电压源U s(t)，其伏安特性曲线如图1-1中

曲线a所示，实际电压源的特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电压源U s(t)和电阻R s相串联的电路模型来表示(图1-2)。显然R s越大，图1-1中的0角也越大，其正切的

绝对值代表实际电源的内阻R s。

图1-2

图1-1

3、理想电流源向负载提供的电流是确定的函数，与电源的端电压大小无关。如果

间变化(即为常数)，则该电流源称为理想直流电流源I s(t)，其伏安特性曲线如图

I s(t)不随时

1-3中曲线a 所示，实际电流源的特性曲线如图1-1中曲线b所示，它可以用一个理想电流源I s和电导G s相并联的电路模型来表示(图实

际电源的内导G s。

1-4)。显然G s越大，图1-

实验一 电路元件伏安特性的测试（验证性）

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法。

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1.线性电阻器（由欧姆定律U(t)=R i(t)定义， 关联参考方向，阻值R为常数，元件对不同方向的电流或不同极性的电压，其表现是一样的，两个端钮没有任何区别，这种性质为所有的线性电阻所具备，称为双向性。）的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，灯丝电阻可视为非线性电阻。（电阻元件凡不是线性的就称为非线性的）一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。

图1-1

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中c所示。正向压降

实验一 电路元件伏安特性的测试（验证性）

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法。

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、原理说明

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1.线性电阻器（由欧姆定律U(t)=R i(t)定义， 关联参考方向，阻值R为常数，元件对不同方向的电流或不同极性的电压，其表现是一样的，两个端钮没有任何区别，这种性质为所有的线性电阻所具备，称为双向性。）的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，灯丝电阻可视为非线性电阻。（电阻元件凡不是线性的就称为非线性的）一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。

图1-1

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中c所示。正向压降

实验一 电路元件伏安特性的测试

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测试方法

3.熟悉实验台上直流电工仪表和设备的使用方法

二、原理说明

电路元件的特性一般可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。电阻元件是电路中最常见的元件，有线性电阻和非线性电阻之分。实际电路中很少是仅由电源和线性电阻构成的“电平移动”电路，而非线性器件却常常有着广泛的使用，例如非线性元件二极管具有单向导电性，可以把交流信号变换成直流量，在电路中起着整流作用。

万用表的欧姆档只能在某一特定的U和I下测出对应的电阻值，因而不能测出非线性电阻的伏安特性。一般是用含源电路“在线”状态下测量元件的端电压和对应的电流值，进而由公式R＝U/I求测电阻值。

1.线性电阻器的伏安特性符合欧姆定律U＝RI，其阻值不随电压或电流值的变化而变化，伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1(a)所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

图1-1 元件的伏安特性

2.白炽灯可以视为一种电阻元件，其灯丝电阻随

实验四 电阻元件伏安特性的测定

【实验简介】

电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。

为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。

乔治·西蒙·欧姆生平简介

乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家。 1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律，这是他最大的贡献。这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律，通过部分电路的电流，等于该部分电路两端的电压，除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律，即通过闭合电路的电流，等于电路中电源的电动势，除以电路中的总电阻。为了纪念他，人们把电阻的单位命名为欧姆。

【实验目的】

1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。

2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4

中国石油大学（华东）现代远程教育

实验报告

课程名称：大学物理(二)

实验名称：电学元件伏安特性研究 实验形式：在线模拟+现场实践 学生姓名： 号： 年级专业层次： 网络秋高起专 学习中心：

习中心

提交时间： 2014 年 4 月 26 日

(1) 动态电阻为

(2) 显然，非线性元件的电阻是工作状态的函数。 2.二极管的伏安特性 半导体二极管根据所用材料的不同可分为硅二极管和锗二极管等。 二极管最重要的导电特性就是 PN 结 的单向导电性。当外加正向电压时，二极管呈现的电阻值很小，能够通过很大的电流。当外加反向电压时， 二极管所呈现的电阻则很大，流过的电流却很小。二极管的电流随电压变化的规律常用伏安特性曲线描述， 某种二极管

的伏安特性曲线如图 2 所示。在二极管的正端接高电位、负端接低电位(正向接法)的条件下， 两端电压不到 1V 时，电流就可达 400mA。在二极管的负端接高电位、正端接低电位(反向接法)条件下， 两端电压小于 100V 时，反向电流很小；但电压超过 110V 时，反向电

非线性元件伏安特性的测量

【目的要求】

1．掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路。

2．掌握二极管、稳压二极管、发光二极管的基本特性。准确测量其正向导通阈值电压。 3．画出以上三种元件的伏安特性曲线。 【实验仪器】

非线性元件伏安特性实验仪。仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、多圈可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、钨丝灯泡等组成。 【实验原理】 1.伏安特性

给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。这种研究元件电学特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件， 如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。有些元件伏安特性除了与电压、电流有关，还与某一物理量的变化呈规律性变化，例如温度、光照度、磁场强度等，这就是各种物理量的传感元件，本实验不研究此类变化。

根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系：

R?UI

（1）

由电压表和电流表

实验报告

预习报告

【实验目的】

l.学习使用基本电学仪器及线路连接方法。

2.掌握测量电学元件伏安特性曲线的基本方法及一种消除线路误差的方法。 3.学习根据仪表等级正确记录有效数字及计算仪表误差。 准确度等级见书66页。

100mA量程，0.5级电流表最大允许误差 xm 100mA 0.5% 0.5mA，应读到小数点后1位，如42.3(mA) 3V量程，0.5级电压表最大允许误差 Vm 3V 0.5% 0.015V，应读到小数点后2位，如2.36(V) 【仪器用具】

直流稳压电源，电流表，电压表，滑线变阻器，小白炽灯泡，接线板，电阻，导线等。 从书中学习使用以上仪器的基础知识。 【实验原理】

给一个电学元件通直流电，测出元件两端的电压和通过它的电流，通常以电压为横坐标、电流为纵坐标画出元件的电流和电压关系曲线，称做该元件的伏安特性曲线。这种研究元件特性的方法叫做伏安法。

用伏安法测量电阻时，线路有两种接法，即电流表内接和电流表外接。电流表内接，测得电阻RX'永远大于真值RX，适于测量大电阻。电流表外接时测得的电阻值永远小于真值，适于测量小电阻。不同的线路会引入不同的线路误差，在实验中要根据被测电阻的大小适当地选择测量线路，减少线路误差，以求提高测量准确度。