伏安特性的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 伏安特性的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、熟悉常用直流電工儀表與設(shè)備的使用方法；2、學(xué)習(xí)電壓、電流的測(cè)量；3、學(xué)習(xí)線性電阻、非線性電阻二端元件伏安特性的測(cè)繪方法4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高自己的動(dòng)手能力、思考能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力；5、通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)自己的耐心、細(xì)心和一絲不茍的精神 ；【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（ 0-30V） 1 臺(tái); 直流數(shù)字毫安表 1 臺(tái)； 直流數(shù)字電壓表 1 臺(tái)；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(wàn)用表 1 臺(tái) ； 【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要原理及主要計(jì)算公式】1、電壓、電流的測(cè)量 要測(cè)試電路中任意兩點(diǎn)間的電壓，只需

2、將電壓并聯(lián)接入該兩點(diǎn)即可。連 接時(shí)注意將電壓表的正極接高電位端。要測(cè)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(shí)驗(yàn)中， 測(cè)電流時(shí)為了實(shí)現(xiàn)一表多處測(cè)量，通常在待測(cè)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(gòu)成。 當(dāng)連著電流表的插頭插入插座 時(shí)，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(cè)電路中。2、伏安特性的測(cè)繪一個(gè)二端元件的特性，用元件兩端的電壓 u 和通過(guò)元件的電流 i 之間的關(guān)系 u=f（I ）表示，這種關(guān)系稱元件的伏安特性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、實(shí)驗(yàn) 1 測(cè)定線性電阻器的伏安特性1）、實(shí)驗(yàn)步驟按右圖 1 接線，調(diào) 節(jié)直流穩(wěn)壓電源

3、的輸出電壓 US從 0V 開始緩緩地增加， 一直到 10V，將數(shù)據(jù)記US錄在表格中。+ mA -1kRL圖 1 測(cè)定線性電阻器的伏安特性線路圖 2）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格表格 1 線性電阻伏安特性測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸 納線性電阻元件的特性由實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出 的線性電阻器的伏安特性曲是 一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線， 如圖 2 所示， 可知，電阻器兩端的電 壓 u 與通過(guò)電阻器的電流 i 成正 比，則該直線的斜率就等于該電阻器

4、的電阻值圖2 線性電阻器伏安特性曲線2、實(shí)驗(yàn) 2 測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性1）、實(shí)驗(yàn)步驟將圖表 1 中的 RL成一只 12V的小燈泡，重復(fù)實(shí)驗(yàn) 1 的步驟2）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表表格 2 白熾燈伏安特性測(cè)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圖 3 白熾燈泡的伏安特性曲線增大，所以特性曲線的斜率即燈絲電阻4）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納 線性電阻元件的特性 由實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)繪制的白熾燈 泡的伏安特

5、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(guò)燈泡的電流 i 不成正比。 通常燈泡在工作時(shí)燈絲處于高溫 狀態(tài)，其燈絲電阻隨溫度升高而 隨電壓的增加而不斷增大，且增大的速率越來(lái)越快。曲線由平緩變得越來(lái)越陡3、實(shí)驗(yàn) 3 半導(dǎo)體二極管的伏安特性1）實(shí)驗(yàn)步驟用萬(wàn)用表 R 100 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(shí)驗(yàn)測(cè)得 R正 3700 ， 按圖 4接線，R 為限流電阻， 測(cè)二極管 D 的正向特性時(shí)， 其正向電流不超過(guò) 25mA，正 向壓降可在 0-0.75V 之間取 值，特別是在 0.5-0.75V 之 間多取幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)，作反向 特性試驗(yàn)

6、時(shí)，只需要將圖 4 中的二極管反接，其反向電 壓可加到 30V 左右。圖 4 測(cè)定半導(dǎo)體二極管伏安特性的電路圖2）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格表格 3 半導(dǎo)體正向熱性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格U(V)0.200.400.500.550.600.650.700.73I(mA)0.000.120.150.471.363.7011.225.0表格 4 半導(dǎo)體反向特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)U(V)0.00-5.00-10.0-15.0-20.0-30.0I(mA)0.0000.0000.000-0.001-0.002-0.003-3.5-30i(mA)0-0.5-1-1.5-2-2.5-25-20-15-10-5-3 x 10 0.5u(V)

7、3）、根據(jù)表格數(shù)據(jù)繪制半導(dǎo)體正向和反向的的伏安特性曲線圖 6 半導(dǎo)體反向特性曲線圖 5 半導(dǎo)體正向特性曲線4）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納線性電阻元件的特性觀察由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成的半導(dǎo)體伏安特性曲線， 其正向電壓降很小， 本實(shí)驗(yàn)在 外加電壓 0.73V 時(shí)半導(dǎo)體兩端電壓就達(dá)到了 25.0V ，可知半導(dǎo)體在正向時(shí)導(dǎo)通， 正向電流隨電壓升高。而其反向電壓即時(shí)外加電壓達(dá)到了 30V，半導(dǎo)體兩端電壓 仍為 0.003V，反向電流非常小，可視為零，即半導(dǎo)體在負(fù)向時(shí)斷開。可見，半 導(dǎo)體具有單向?qū)щ娦浴?、實(shí)驗(yàn) 4 測(cè)定穩(wěn)壓二極管的伏安特性1）、實(shí)驗(yàn)步驟將圖 4 中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，測(cè)定其伏安特性2）、實(shí)

8、驗(yàn)數(shù)據(jù)表表格 5 穩(wěn)壓管正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(V)0.300.500.600.650.67I(mA)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(shí)驗(yàn)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)-3.70-4.90-5.56-12.9-18.1880i(mA)3） 、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)

9、壓二極管正向伏安特性曲線7060504030201000.3i(mA)-2-03.50-5-10-15-3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 u(V)圖8 穩(wěn)壓二極管 負(fù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納線性電阻元件的特性觀察由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出的穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線，可知其正向與普通的二極管相同，其正向電壓降很小，在外加電壓 0.76V 時(shí)通過(guò)其得電流就達(dá)到了 20.5mA,正向電流隨正向電壓升高， 可以看做穩(wěn)壓二極管正向?qū)ā?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(shí)， 其反向電流幾乎為零， 但當(dāng)反向電壓增 加到 2V 時(shí)，

10、電流突然增加，到達(dá) 3V 后電流增加的更快， -3.10V 時(shí)為-12.9mA, 在 -3.50V 時(shí)突增到 18.18mA，以后它的端電壓將維持穩(wěn)定?！咀⒁狻?、測(cè)二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由大到小逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電流表的讀數(shù)不得超過(guò) 25mA，穩(wěn)壓電源輸出端切勿短路。實(shí)驗(yàn)總結(jié)】1、做物理實(shí)驗(yàn)前要做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)工作，了解實(shí)驗(yàn)的基本原理、儀器、步驟、計(jì) 算公式，以及做好數(shù)據(jù)表格，做到事半功倍。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該先大致的了 解線性電阻器、白熾燈、半導(dǎo)體、穩(wěn)壓半導(dǎo)體的伏安特性。2、由于沒有預(yù)習(xí)好這個(gè)實(shí)驗(yàn)，沒有注意到實(shí)驗(yàn)教材注意事項(xiàng)里說(shuō)明了測(cè)半 導(dǎo)體正向伏安特性時(shí)，應(yīng)該注意不要使電流表的讀數(shù)超過(guò)25mA。而我做實(shí)驗(yàn)就沒注意到這點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)出現(xiàn)了幾個(gè)大