实验一 线性与非线性元件伏安特性的测定.doc

1、实验一 线性与非线性元件伏安特性的测定一、实验目的1掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测试技能。2学习直流稳压电源、直流电压表、电流表的使用方法。3加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解，验证欧姆定律。二、实验原理电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件时，必然要消耗能量，就会沿着电流流动的方向产生电压降，电压降的大小等于电流的大小与电阻值的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。 (11) 上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联，亦即参考方向一致。如果参考方向相反，则欧姆定律的形式应为 (12) 电阻上的电压和流过它的电流是同

2、时并存的，也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此电阻元件又称为“无记忆”元件。 当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。我们把符合这种条件的电阻元件称为线性电阻元件。反之，不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。任一二端电阻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Uf(I)来表示，即用UI平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点

3、的直线，如图11中（a）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图11中（b）、（c）、（d）。在图11中，U 0的部分为正向特性，U 0的部分为反向特性。线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管的伏安特性不但是非线性的，而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。这种性质为多数非线性电阻元件所具备半导

4、体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同，当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。半导体二极管的这一性能称为单向导电性，利用单向导电性可以把交流电变换为直流电。绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。三、实验设备1直流电压表、电流表各1块；2直流稳压电源（双路030V可调）1台；3EEL51N单元板1块。 4低压导线若干。四、实验内容及步骤1测定线性电阻的伏安特性按图12接线，图中的电源U选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1k线性电阻相

5、连，电阻两端的电压用直流数字电压表测量。调节恒压源可调稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不能超过10V），在表11中记下相应的电压表和电流表的读数。表11 线性电阻伏安特性数据U(V)012345678910I(mA)2测定6.3V白炽灯泡的伏安特性将图1-2中的1k线性电阻换成一只6.3V的灯泡，重复1的步骤，电压不能超过6.3V（否则会烧毁灯泡），在表12中记下相应的电压表和电流表的读数。表12 6.3V白炽灯泡伏安特性数据U (V)00.511.522.533.544.555.56.3I (mA)3测定半导体二极管的伏安特性（1）测量二极管的正向特性按图13接线，R为限流电阻，

6、取200（十进制可变电阻箱），二极管的型号为1N4007。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过25mA，二极管VD的正向压降可在00.75V之间取值。特别是在0.50.75之间更应取几个测量点；将数据记入表13（2）测量二极管的反向特性测反向特性时，将可调稳压电源的输出端正、负连线互换，调节可调稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地减少（不能超过-30V）， 将数据记入表14中。表13 二极管正向特性实验数据U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表14 二极管反向特性实验数据U (V)051015202530I (mA)4测定稳压管的伏安特性将图13中的二极管1N4007换成稳压管2CW51，重复实验内容3的测量，其正、反向电流不得超过20mA，将数据分别记入表15和表16中。表15 稳压管正向特性实验数据U (V)00.20.40.450.50.550.600.650.700.75I (mA)表16 稳压管反向特性实验数据U (V)011.52.2.52.833.23.53.55 I (mA)五、实验注意事项1测量时，可调稳压电源的输出电压由0V缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。2稳压电源输出端切勿碰线短路。3测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程。六、实