伏安特性的測繪實驗

1、【實驗內(nèi)容】伏安特性的測繪【實驗目的】1、 熟悉常用直流電工儀表與設備的使用方法；2、 學習電壓、電流的測量；3、 學習線性電阻、非線性電阻二端元件伏安特性的測繪方法4、 通過實驗提高自己的動手能力、思考能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力；5、 通過實驗培養(yǎng)自己的耐心、細心和一絲不茍的精神；【實驗設備】可調直流穩(wěn)壓電源（0-30V） 1臺;直流數(shù)字毫安表 1臺；直流數(shù)字電壓表 1臺；二極管（2CP15）1只；穩(wěn)壓管（2CW51 ）1只；白熾燈泡（12V/0.1A ）1只；線性電阻器 若干只；萬用表 1臺 ；【實驗簡要原理及主要計算公式】1、電壓、電流的測量 要測試電路中任意兩點間的電壓，只需將電壓并聯(lián)接入該

2、兩點即可。連接時注意將電壓表的正極接高電位端。 要測試電路中某一支路的電流，須將電流表串聯(lián)接入該支路。在實驗中，測電流時為了實現(xiàn)一表多處測量，通常在待測電流的支路中串入電流插座。電流插座是由兩片緊密接觸的彈簧銅片構成。當連著電流表的插頭插入插座時，座內(nèi)兩彈簧銅片分別與插頭中兩處互相絕緣的金屬部分接觸，電流表被串聯(lián)接入待測電路中。 2、伏安特性的測繪 一個二端元件的特性，用元件兩端的電壓u和通過元件的電流i之間的關系u=f（I）表示，這種關系稱元件的伏安特性。 【實驗內(nèi)容】1、 實驗1 測定線性電阻器的伏安特性1）、實驗步驟按右圖1接線，調 節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓從0V開始緩緩地增加，一直到1

3、0V，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。 圖1測定線性電阻器的伏安特性線路圖2）、實驗數(shù)據(jù)表格 表格1 線性電阻伏安特性測量數(shù)據(jù)U(V)0.002.004.006.008.0010.00I(mA)0.001.863.725.587.459.303）、根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制線性電 阻的伏安特性曲線4）、根據(jù)實驗結果，總結、歸納線性電阻元件的特性 由實驗得出的實驗數(shù)據(jù)繪制出的線性電阻器的伏安特性曲是一條通過坐標原點的直線，如圖2所示，可知，電阻器兩端的電壓u與通過電阻器的電流i成正比，則該直線的斜率就等于該電阻器的電阻值。 圖2 線性電阻器伏安特性曲線2、實驗2 測定非線性白熾燈泡的伏安特性1）、實驗步驟 將圖表1中

4、的成一只12V的小燈泡，重復實驗1的步驟2）、實驗數(shù)據(jù)表表格2 白熾燈伏安特性測量數(shù)據(jù)U(V)0.000.200.400.600.80I(mA)0.314.021.324.426.3U(V)1.002.005.008.0010.00I(mA)27.936.458.275.585.63)、根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制白熾燈的伏安特性曲線 4）、根據(jù)實驗結果，總結、歸納線性電阻元件的特性由實驗得出的數(shù)據(jù)繪制的白熾燈泡的伏安特性曲線，是一條變化很快的曲線，可知白紙燈泡是一只非線性電阻，其兩端的電壓u與通過燈泡的電流i不成正比。通常燈泡在工作時燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨溫度升高而增大，所以特性曲線的斜率即燈絲

5、電阻 圖3 白熾燈泡的伏安特性曲線隨電壓的增加而不斷增大，且增大的速率越來越快。曲線由平緩變得越來越陡。 3、實驗3 半導體二極管的伏安特性1）實驗步驟用萬用表歐姆檔判定二極管特性，記下等效正向電阻和等效反向電阻。實驗測得，按圖4接線，為限流電阻，測二極管D的正向特性時，其正向電流不超過25mA，正向壓降可在之間取值，特別是在0.5-0.75V之間多取幾個測量點，作反向特性試驗時，只需要將圖4中的二極管反接，其反向電 圖4 測定半導體二極管伏安特性的電路圖壓可加到30V左右。2）、實驗數(shù)據(jù)表格 表格3半導體正向熱性實驗數(shù)據(jù)表格U(V)0.200.400.500.550.600.650.700.

6、73I(mA)0.000.120.150.471.363.7011.225.0表格4 半導體反向特性試驗數(shù)據(jù)U(V)0.00-5.00-10.0-15.0-20.0-30.0I(mA)0.0000.0000.000-0.001-0.002-0.0033）、根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制半導體正向和反向的的伏安特性曲線 圖5半導體正向特性曲線 圖6半導體反向特性曲線4）、根據(jù)實驗結果，總結、歸納線性電阻元件的特性 4、實驗4 測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性 1）、實驗步驟將圖4中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，測定其伏安特性2）、實驗數(shù)據(jù)表表格5 穩(wěn)壓管正向特性實驗數(shù)據(jù)U(V)0.300.500.600.650.67I(m

7、A)0.0040.0670.2550.6601.070U(V)0.680.690.700.750.76I(mA)1.4241.752.3914.020.5表格6 穩(wěn)壓管反向特性實驗數(shù)據(jù)U(V)0.00-1.00-2.00-2.40-2.70I(mA)0.00-0.003-0.30-1.41-2.60U(V)-2.80-2.90-3.00-3.10-3.50I(mA)-3.70-4.90-5.56-12.9-18.183)、根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制穩(wěn)壓二極管正向和反向的的伏安特性曲線 圖7 穩(wěn)壓二極管正向伏安特性曲線圖8 穩(wěn)壓二極管負向伏安特性曲線圖9 穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線4）、根據(jù)實驗結果，總結、歸

8、納線性電阻元件的特性 mA,正向電流隨正向電壓升高，可以看做穩(wěn)壓二極管正向導通。但其反向特性與一般的二極管不同，在反向電壓開始增加時，其反向電流幾乎為零，但當反向電壓增加到2V時，電流突然增加，到達3V后電流增加的更快，-3.10V時為-12.9mA,mA，以后它的端電壓將維持穩(wěn)定。【注意】1、測二極管正向特性時，穩(wěn)壓電源輸出應由大到小逐漸增加，應時刻注意電流表的讀數(shù)不得超過25mA，穩(wěn)壓電源輸出端切勿短路?！緦嶒灴偨Y】1、做物理實驗前要做好實驗預習工作，了解實驗的基本原理、儀器、步驟、計算公式，以及做好數(shù)據(jù)表格，做到事半功倍。對于本實驗，應該先大致的了解線性電阻器、白熾燈、半導體、穩(wěn)壓半導體的伏安特性。2、由于沒有預習好這個實驗，沒有注意到實驗教材注意事項里說明了測半導體正向伏安特性時，應該注意不要使電流表的讀數(shù)超過25mA。而我做實驗就沒注意到這點，導致測量時出現(xiàn)了幾個大于25mA的讀數(shù)。3、做穩(wěn)壓二極管的反