大学物理实验伏安特性的测定.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理实验伏安特性的测定,乔治,西蒙,欧姆,(Georg Simon Ohm,1787,1854,年,),她就是德国物理学家。生于巴伐利亚埃尔兰根城。欧姆得父亲就是一个技术熟练得锁匠,对哲学和数学都十分爱好。欧姆从小就在父亲得教育下学习数学并受到有关机械技能得训练,这对她后来进行研究工作特别就是自制仪器有很大得帮助。,欧姆得研究,主要就是在,1817,1827,年担任,中学物理教师,期间进行得。,在同一电路中,导体中得电流跟导体两端得电压成正比,跟导体得电阻阻值成反比,这就就是欧姆定律,基本公式就是,I=U/R,。,欧姆定律,由,乔治,西蒙,欧姆,提出,为了纪念她对,电磁学,得贡献,物理学界将电阻得单位命名为欧姆,以符号,表示。,背景知识回顾？,背景知识回顾？,戴维南定理,(Thevenin theorem),戴维南,(,Thevenin,、,法国,),1883,年提出:可将任一复杂得集总参数含源线性时不变二端网络等效为一个简单得二端网络,(,戴维南定理,),。,定义:,任何一个线性含源二端网络,对外部电路而言,总可以用一个理想,电压源和电阻,相串联得有源支路来代替,如图所示。理想电压源得电压等于原网络端口得,开路电压,Uoc,其电阻等于原网络中所有独立电源为零时,输入端等效电阻,Ro,。,外特性等效,伏安,特性,电学中常用得一种基本测量方法,电路中有各种电学元件,如线性电阻、半导体二极管和三极管,以及光敏、热敏和压敏元件等。,人们常需要了解,这些元件得,伏安特性,对正确地使用她们就是,至关重要,得。,利用,滑线变阻器,得分压接法,通过电压和电流表正确地测出她们得,电压与电流得变化关系,称为伏安,特性,测量,(,简称,:,伏安法,),。,伏安法实验？,电压,U,、电流,I,、电阻,R,线性电阻(常数值),伏安特性,研究,通过电学元件得,电流,随外加,电压,得变化关系,电阻就是常数,其值与按欧姆定律定义得直流电阻相等。,有非线性电阻吗？,非线性电阻(动态值),若电阻元件得伏安特性曲线呈直线,称为线性电阻;若呈曲线,称为非线性电阻。,非线性伏安特性所反映出来得规律总就是与一定得物理过程相联系得。利用非线性元件得特性可以研制各种新型得传感器、换能器,在温度、压力、光强等物理量得检测和自动控制方面都有广泛得应用。,对非线性电阻特性及规律得研究,有助于加深对有关物理过程、物理规律及其应用得理解和认识。,各种非线性元件,(,照明电珠,整流二极管,稳压二极管,发光二极管,光敏二极管,热敏电阻,硅光电池,低压氖泡等,),。,微分电阻,(,非线性电阻,),1),压敏电阻,(,防雷电,),消磁电阻,(,电视机,),气敏电阻,(,烟雾探测,),热敏电阻、光敏电阻。,2),二极管、太阳能电池、,ZnO,陶瓷材料、线性电阻与运算放大器构成,非线性电阻,。,非线性电阻伏安特性曲线上,某点切线得斜率,称为此电阻在该点得,动态电阻,。而非线性电阻得动态电阻与直流电阻就是不同得,非线性电阻得动态电阻就是变量,就是,状态函数,。,有电阻,R0,得情况吗？,负阻器件得伏安特性,正阻抗特性,呈现电阻得性质,:,随着电压得增大,电流增大。,负阻抗特性,呈现负电阻得性质,:,随着电压得增大,电流减小。,微分电阻可正可负得器件主要优点就是:可用较少数量得器件完成相当得功能。,负阻器件得研发历史及应用,1918,年,A、W、Hull,发明第一个负阻器件,(,打拿负阻管,Dynatron),算起,到今天为止,负阻效应,(Dynatron Effect),在元器件和负阻电路中得研发已经跨越了,90,多年,。,例如:可控硅在导通得瞬间两端得电压就是急剧下降得,而电流,就是急剧上升得,与普通得电阻正好相反,所以叫做“负阻”。,例如:,ZnO,陶瓷材料也具有负阻特性。,例如:线性电阻与运算放大器构成非线性电阻。,微波电路、功率模块、阻抗变换器等,大家学习辛苦了，还是要坚持,继续保持安静,实验内容、基本要求,实验目得,掌握电学元件,伏安特性,测量得基本方法,学会分析伏安法测量得,电表接入误差,正确选择测量电路。,掌握正确使用电学测量仪器,实验内容,分压电路得调节特性,两种,线路对比,测量,两个电阻,(,100,、,12K,),二极管得正反向伏安特性曲线测量,(,预画线路图、修正作图,),戴维南定理得实验验证(测未知网络伏安特性),物理实验教程,81-83,页,丁慎训、张连芳 主编,电磁学实验基本仪器,伏安特性测量实验仪器,物理实验教程,81-83,页,丁慎训、张连芳 主编,熟悉指针式电表得结构、规格、误差,物理实验教程,81-83,页,丁慎训、张连芳 主编,磁电式,(,直流,),电表内部结构图,电磁式,(,交直流,),电表内部结构图,交流电流表与电压表得区别就是,电流表得线圈导线粗,圈数少,电压表得线圈导线细,圈数多,有得还有附加电阻。,电动式,(,交直流,),电表内部结构图,六位十进式电阻箱得调节范围为,0-99999、9,准确度等级为,0、1,电阻箱,由较准确得电阻元件组成,拧动旋钮可以调节电阻值。,如果用,0,和,0、9,得两个接线端,则阻值范围为,0-0、9,如果用,0,和,9、9,得两个接线端,则阻值范围为,0-9、9,实验中得关键技术,(,概念,),在测量电学元件得伏安特性线路中有电流表内接和电流表外接两种接法。不管那种接法,由于电压表、电流表都有一定得内阻,(,分别设为,R,V,和,R,I,),存在,致使电压和电流得测量欠准确,造成系统误差,所测电阻值需要修正。,1、,考虑电流表和电压表得,内电阻,2、,电流表选择,内、外接得原则,3、,考虑电流表和电压表得,量程选择,电流表内接或外接,(,已定系统误差得修正,),当待测电阻,R,很大时,电流表宜,内接,当待测电阻,R,较小时,电流表宜,外接,简化模式,若不符合上述条件须用严格公式,3、1、4a(,内接,),3、1、4b(,外接,),内接,外接,研究分压器电路特性,注意使用,分压器,调整电源得,输出电压,两种线路对比研究,(,12K,),电压表满量程,其中一块表要达到满量程。,两种线路对比研究,(,100,),其中一块表要达到满量程。,二极管伏安特性测量,注意:电压表量程、电流表内外接得选择,二极管 正反向 伏安特性,正向测量选择,电压表量程,0、75V,电流表量程,5mA,反向测量选择,电压表量程,3V,二极管正向电阻比较小,电流表外接,其中电压值测量相对准确,而电流值测量不准确,电流需要修正,:,二极管反向电阻比较大,电流表内接,其中电流值测量相对准确,而电压值测量不准确,电压需要修正,:,二极管伏安特性测量,电压表量程、电流表内外接、电流、电压修正,二极管 正向伏安特性,电压表选择,0、75V,量程,电流表量程,5mA,二极管 反向伏安特性,电压表选择,3V,量程,电流表量程,5mA,应以变化快得量为自变量选取测量点,