实验一电阻元件伏安特性的测绘.doc

实验一 电阻元件伏安特性的测绘
一．实验目的
1．学习Multisim仿真环境的使用，恒压源、直流电压表、电流表等虚拟器件的使用方法；
2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
二．原理说明
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U＝f(I)来表示，即用U－I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的直线，如图1－1中（a）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，
(d)
(b)
(c)
U
U
U
I
I
I
(a)
U
I
0
0
0
0
图1－1

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1－1中（b）、（c）、（d）。在图1－1中，U 〉0的部分为正向特性，U〈 0的部分为反向特性。
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．PC机及Multisim 7软件
2．Multisim 7中的恒压源、万用表、电阻、二极管。
四．实验内容
1．测定线性电阻的伏安特性
按图1－2接线，图中的电源U选用可调输出的恒压源，通过电流表与1kΩ线性电阻相连，电阻两端的电压用电压表测量。
调节恒压源可调稳压电源的输出电压U，从0伏开始增加（不能超过10V），在表1－1中记下相应的电压表和电流表的读数。

表1－1 线性电阻伏安特性数据
U(V)
0
2
4
6
8
10
I(mA)

2．测定12V白炽灯泡的伏安特性
将图1-2中的1kΩ线性电阻换成一只12V的灯泡，重复1的步骤，电压不能超过12V，在表1－2中记下相应的电压表和电流表的读数。
表1－2 6.3V白炽灯泡伏安特性数据
U (V)
0
2
4
6
8
10
I (mA)

3．测定半导体二极管的伏安特性按图1—3接线，
Ｒ为限流电阻，取200Ω，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0～0.75V之间取值。特别是在0.5～0.75V之间更应取几个测量点；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伏开始缓慢地增加（不能超过－30V）， 将数据分别记入表1－3和表1－4中。
表1－3 二极管正向特性实验数据
U (V)
0
0.2
0.4
0.45
0.5
0.55
0.60
0.65
0.70
I (mA)

表1－4 二极管反向特性实验数据
U (V)
0
－5
－10
－15
－20
－25
I (mA)

五．思考题
1．线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别？它们的电阻值与通过的电流有无关系？
2．如何计算线性电阻与非线性电阻的电阻值？
3．请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状？
4．设某电阻元件的伏安特性函数式为I＝f（U），如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。
六．实验报告要求
1．根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线。
2．根据伏安特性曲线，计算线性电阻的电阻值，并与实际电阻值比较。