電路分析基礎實驗 2.2元件伏安特性及電源端口特性

元件伏安特性及電源端口特性課程：電路分析基礎實驗（電路與電子線路實驗1）呂偉鋒、盧振洲元件伏安特性及電源端口特性1.用實驗的方法測量各種電阻元件伏安特性，加深對線性非線性電阻元件的理解。2.掌握電壓源端口特性的測試方法，了解電源內(nèi)阻對電源輸出特性的影響。3.熟悉電工電路實驗臺的使用。一.實驗目的元件伏安特性及電源端口特性二.實驗儀器序號儀器名稱型號或規(guī)格主要功能1電工電子實驗臺SBL系列

2直流電壓源SBL系列

3直流電壓表

4直流電流表

5九孔方板及元器件

元件伏安特性及電源端口特性三.實驗原理1.電阻元件及其伏安特性任一時刻的電壓和電流之間代數(shù)關系為伏安關系，對曲線為伏安特性曲線。圖2.2.1中a，b，c，d分別為線性電阻元件，非線性電阻元件，半導體二極管，穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線。圖2.2.1電阻元件的伏安特性曲線元件伏安特性及電源端口特性三.實驗原理2.電壓源端口特性電壓源端口特性是對電源輸出電壓與電流之間關系的描述。電壓源的等效電路及端口特性如圖2.2.2所示,實際電壓源可由恒定電源VS和內(nèi)阻RS串聯(lián)而成。圖2.2.2電阻元件的伏安特性曲線元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟1.線性電阻器的伏安特性測試：按圖2.2.3接線，調(diào)節(jié)輸出電壓，使之從0伏開始緩慢地增加到10伏，注意電壓表V的數(shù)值，記錄流過線性電阻器的電流值至表2.2.1。將電源反接，重新測量并記錄在表格2.2.1中。V(V)

I(mA)

表2.2.1線性電阻器的伏安特性數(shù)據(jù)圖2.2.3線性電阻器伏安特性電路圖2.2.4

線性電阻器伏安特性測試電路元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟2.測量半導體二極管的伏安特性：按圖2.2.4接線，R為限流電阻，測量二極管D（型號1N4007）的正向特性及反向特性。元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟(1)正向特性實驗:調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓，使電壓從0開始增加，正向壓降可在0→0.75V之間取值。在0.5→0.75V之間更應多取幾個測量點。觀測電流表讀數(shù)不超過100mA，將不同電壓下的電流值記入表2.2.2。V(V)

I(mA)

表2.2.2半導體二極管正向伏安特性數(shù)據(jù)元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟(2)反向特性實驗:將電源反接,重復上述測試,根據(jù)二極管兩端電壓，測試電流值,其反向電壓可加到30V左右，記入表格2.2.3。表2.2.3半導體二極管反向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟3.穩(wěn)壓二極管的伏安特性：將圖2.2.4中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復實驗2，可得穩(wěn)壓二極管的正反向特性，分別將數(shù)據(jù)記錄到表2.2.4和表2.2.5中。表2.2.4穩(wěn)壓二極管正向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

表2.2.5穩(wěn)壓二極管反向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟4.電壓源的端口特性的測試：為了突出電源內(nèi)阻對輸出特性的影響，在穩(wěn)壓電源的輸出端串聯(lián)一個電阻RS，可模擬得實際電壓源。按圖2.2.5接線，VS為直流電壓源，由它向外界提供10V的直流電壓（穩(wěn)壓源的開路電壓）。圖2.2.5模擬電壓源的電路元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟改變RS及RL的值，記錄負載電壓并計算電流記錄于表2.2.6中。

6543210V(V)

I(mA)

200V(V)

I(mA)

510V(V)

I(mA)

750V(V)

I(mA)

Rs（Ω）測量值RL（kΩ）表2.2.6電壓源外特性測試數(shù)據(jù)元件伏安特性及電源端口特性四.實驗內(nèi)容及步驟5.電流源端口特性的測試：仿照上述的實驗內(nèi)容4及其測試方法，應用Multisim12軟件，實現(xiàn)實際電流源伏安特性的測試，要求電流源的電流10mA，Rs及RL自選。元件伏安特性及電源端口特性五.實驗注意事項1.測量二極管特性時，應時刻注意普通二極管正向電流和穩(wěn)壓二極管正反向電流讀數(shù)均不得超過規(guī)定數(shù)值，以免損壞器件。2.進行不同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表及其量程，并注意儀表的極性。3.穩(wěn)壓電源使用前，由直流電壓表測定得到所需的正確值，再接入電路。元件伏安特性及電源端口特性六.實驗預習思考題1.如何判斷某元件為線性電阻或非線性電阻？線性電阻與二極管的伏安特性區(qū)別？2.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，用途有什么不同？3.下面a、b、c、d各圖中R的存在對虛線框所示的電源外特性曲線有何影響？試畫出各圖的外特性曲線。圖2.2.6