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电路元件伏安特性的测绘
实验题目　 　 实验二 电路元件伏安特性得测绘　 　 　 　 　　　 　 　　 　 　
一、实验目得
１、学会识别常用电路元件得方法。
2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性得测绘。
3、掌握实验台上直流电工仪表和设备得使用方法。
二、原理说明
任何一个二端元件得特性可用该元件上得端电压U 与通过该元件得电流Ｉ之间得函数关系I=ｆ(U)来表示,即用I-U 平面上得一条曲线来表征,这条曲线称为该元件得伏安特性曲线。
１、线性电阻器得伏安特性曲线就就是一条通过坐标原点得直线,如图２-5中ａ所示,该直线得斜率等于该电阻器得电阻值。
２、一般得白炽灯在工作时灯丝处于高温状态, 其灯丝电阻随着温度得升高而增大,通过白炽灯得电流越大,其温度越高,阻值也越大,一般灯泡得“冷电阻” 与“热电阻”得阻值可相差几倍至十几倍,所以她得伏安特性如图２-５中b曲线所示。

图2-5　各元件伏安特性曲线
３、一般得半导体二极管就就是一个非线性电阻元件,其伏安特性如图2-５中　ｃ所示。正向压降很小(一般得锗管约为0、２～0、3V,硅管约为０、５~0、７V),正向电流随正向压降得升高而急骤上升,而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时,其反向电流增加很小,粗略地可视为零。可见,二极管具有单向导电性,但反向电压加得过高,超过管子得极限值,则会导致管子击穿损坏。
4、稳压二极管就就是一种特殊得半导体二极管,其正向特性与普通二极管类似,但其反向特性较特别,如图2－5中d所示。在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,但当电压增加到某一数值时(称为管子得稳压值,有各种不同稳压值得稳压管)电流将突然增加,以后她得端电压将基本维持恒定,当外加得反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
注意:流过二极管或稳压二极管得电流不能超过管子得极限值,否则管子会被烧坏。
三、实验设备
表２－５实验设备
序号
名 　称
型号与规格
数量
备注
１
可调直流稳压电源
０~3０V
1

2
万 用 表
FＭ-47或其她
１
自备
３
直流数字毫安表
0～200ｍA
１

４
直流数字电压表
0～200V
1

5
二　 极 　管
ＩN4０0７
1
DＧJ-0５
6
稳 压 管
2CW51
1
DＧJ-0５
7
白 炽 灯
12V,0、１A
1
DＧＪ-0５
８
线性电阻器
2０0Ω,1KΩ／8W
1
ＤGJ－0５
四、实验内容
1、测定线性电阻器得伏安特性 按图2－6接线,调节稳压电源得输出电压U,从0　伏开始缓慢地增加,一直到10V,记下相应得电压表和电流表得读数UR、I。

图2-6线性电阻器得伏安特性测定电路

图２-7线性电阻器得伏安特性测定电路
表2-6线性电阻器得伏安特性实验数据
UR(Ｖ)
０ 　 ２　 　４　 　 ６ 8　 　 １0
Ｉ(mA)
0、０1 　 2、02 　 　4、0４　 6、05 　　 ８、07 　10、09
2、测定非线性白炽灯泡得伏安特性 将图2-6中得R换成一只１２V,0、1A得灯泡,重复步骤1。UL为灯泡得端电压。
表2-７非线性白炽灯泡得伏安特性实验数据
UＬ(V)
0、１
0、5
1
２
3
4
5
I(ｍA)
6、46
2０、７
29、９
３3、1
４0、9
４9、4
５6、２
３、测定半导体二极管得伏安特性　按图2－7接线,R为限流电阻器。测二极管得正向特性时,其正向电流不得超过35mA,二极管D得正向施压UＤ＋可在0~0、75V之间取值。在0、5~0、7５Ｖ之间应多取几个测量点。测反向特性时,只需将图2-７ 中得二极管D反接,且其反向施压ＵD－可达30V。
表２-8 半导体二极管得正向特性实验数据
UD+ (V)
0、10
0、30
0、５０
0、5５
0、60
0、65
0、70
0、75
I(ｍＡ)
0
０
0、1
0、5
1、8
5、8
1５、4
48、１
表2-9 半导体二极管得反向特性实验数据
UD－(V)
0
-5
-１0
-1５
－20
－25
-3０
Ｉ(mA)
0
0
0
０
０
０
0
4、测定稳压二极管得伏安特性
⑴正向特性实验:将图2-7中得二极管换成稳压二极管２ＣW51,重复实验内容３中得正向测量。UＺ+为2CW51得正向施压。
表2-1０　稳压二极管得正向特性实验数据
UZ+(Ｖ)
0、1 0、3 　　0、５　 　 0、６ 　0、6５ ０、7 0、75
I(mA)
　　　0 　 0 　 0、１ 　　 0、4　 1、5 　 　8、0　　 　50、5
⑵反向特性实验:将图2-7中得Ｒ换成１ＫΩ,２CW51反接,测量２CW51得反向特性。稳压电源得输出电压UO从0～20Ｖ,测量２CＷ51二端得电压UZ－及电流I,由UZ-可看出其稳压特性。
表2-11 稳压二极管得反向特性实验数据
UO(V)
0 　 　２　 ４ 6 　 　8 １0 1２　 1４　 1６ 　 1８ ２０
UＺ－(V)
0 -1、76 -２、30　-2、５3 -2、６8　 －2、８0 -２、89 -2、96 　－3、03 -3、08 -3、1３
I(ｍA)
0　 －０、2 －１、8　-3、7 　-5、6 -7、6　 -９、7 　-1１、７ -13、8 -1５、8 －18、0
五、实验注意事项
1、测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小至大逐渐增加, 应时刻注意电流表读数不得超过３5mA。
２、如果要测定2ＡP9得伏安特性,则正向特性得电压值应取0,0、10,0、１３,0、1５,0、17,0、１9,0、2１,0、24,０、３０(Ｖ),反向特性得电压值取0,２,4,……,10(V)。
3、进行不同实验时,应先估算电压和电流值,合理选择仪表得量程, 　 　 　　　　 勿使仪表超量程,仪表得极性亦不可接错。
六、思考题
1、线性电阻与非线性电阻得概念就就是什么?电阻器与二极管得伏安特性有何区别？
电阻值不随电压、电流得变化而变化得电阻称为线性电阻。 　 　 电阻值随着电压、电流得变化而改变得电阻,称为非线性电阻。
电阻器就就是线性元件,伏安特性为正比例直线、二极管得伏安特性曲线为一条曲线,在第一象限内类似二次函数过原点得上升曲线,在第三象限也有类似开口向下得二次函数曲线、其曲线上可以找到反向击穿电压,正向电压超过一定值时可视为正比例曲线。
2、设某器件伏安特性曲线得函数式为Ｉ=f(U),试问在逐点绘制曲线时,其坐标变量应如何放置？
水平轴为电流,垂直轴为电压、也有把电压作为水平轴得,比如二极管得伏安特性曲线、先从0点开始,依次增大,最后侧无穷点。
3、稳压二极管与普通二极管有何区别,其用途如何?
　 　二极管得主要特性就就是单向导电性,也就就就是在正向电压得作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。电路中常把她用在整流方面上。
稳压二极管得稳压原理:稳压二极管得特点就就就是加反向电压击穿后,其两端得电压基本保持不变。稳压二极管用来稳压或在串联电路中作基准电压
4、在图2-7中,设Ｕ=２V,UD+＝0、7V,则mA表读数为多少？
　读数I＝(2-０、7) ÷200×1000=６、5(mA)
实验结果分析
1、电阻器就就是线性元件,伏安特性为正比例直线。
2、白炽灯就就是非线性元件,伏安特性为斜率不断减少得曲线。
３、二极管就就是非线性元件,二极管得伏安特性曲线为一条曲线,在第一象限内类似二次函数过原点得上升曲线,在第三象限电流一直为零,反向不导通。
4、稳压管就就是非线性元件,其伏安特性得图像在第一象限与二极管一样,而在第三象限当电压达到某个值就保持不变。
误差分析:由于白炽灯和二极管受温度得影响比较大,故测量时间过长,会导致元件发热影响并其内阻,进而影响伏安特性得测量结果。