实验一 电路元件伏安特性的测量
一、实验目的
1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；
2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。
二、实验原理
在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。任何一个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之间的函数关系式I＝f(U)来表示，即用I－U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：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（a）所示。该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R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曲线不是一条经过坐标原点的直线，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，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。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。
IIOUOI(a)线性电阻 (b)白炽灯丝
IIOUOU(c)普通二极管 (d)稳压二极管 1
图1-1 线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线
绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f(U)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。
三、实验设备与器件
1.直流稳压电源 1 台 2.直流电压表 1 块 3.直流电流表 1 块 4.万用表 1 块 5.白炽灯泡 1 只 6. 二极管 1 只 7.稳压二极管 1 只 8.电阻元件 2 只
四、实验内容
1．测定线性电阻的伏安特性 按图1-2接线。调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。
++mA－R1K1kΩ 200?+V－ +U－R+mA－DIN4007U － 0 +V－ 图 1-2测定线性电阻的伏安特性 图 1-3测定非线性电阻的伏安特性 U（V） I（mA）
1 1 表1-1 测定线性电阻的伏安特性 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1.98 2.99 3.98 4.97 5.96 6.96 7.96 8.94 9.94 2
将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复1的步骤，
在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。
U（V） 0.1 0.2 表1-2 测定白炽灯泡的伏安特性 0.4 0.7 1 1.5 2 2.5 20 3 3.5 4 4.5 5 （ImA） 10.1 15.5
25.5 30.5 37.8 44.3 50.3 55.6 60.7 65.6 70.3 74.6 3
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
2
管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管Ｄ的正向压降UD+可在0～0.75V之间取值。特别是在0.5～0.75之间更应取几个测量点。测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负连线互换，调节直流稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地增加，其反向施压UD－可达－30V，数据分别记入表1-3和表1-4。
表1-3 测定二极管的正向特性
UD+ (V) 0 0.2 0.00 0.4 0.00 0.45 0.00 0.5 0.11 0.55 0.32 0.60 1.07 0.65 3.21 0.70 10.2 0.75 25.6 I (mA) 0.00
表1-4 测定二极管的反向特性 UD－ (V) I (mA)
0 0 －5 0 －10 0 －15 0 －20 0 －25 0 －30 0 4．测定稳压二极 （1）正向特性实验
将图1-3中的二极管1N4007换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压，数据记入表1-5。
表1-5 测定稳压管的正向特性 UZ+（V） I（mA）
0 0 0.2 0 0.3 0 0.4 0 0.45 0 0.5 0 0.55 0 0.6 0 0.65 0.1 0.7 0.5 0.75 3.4 （2）反向特性实验
将图1-3中的稳压二极管2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压U从0～20V缓慢地增加，测量2CW51二端的反向施压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。数据记入表1-6。
表1-6 测定稳压管的反向特性 U(V) 0 1 2 3 4 5 8 10 12 -3.2 18 -3.42 20 -3.48 UZ—（V） 0 -0.99 -1.82 -2.23 -2.50 -2.65 -2.96 -3.09 I（mA） 0 -0.15 -0.19 -0.74 -1.56 -2.37 -5.06 -6.91 -8.82 -14.49 -16.47 五、实验预习
1. 实验注意事项
(1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。
(2)直流稳压电源输出端切勿碰线短路。
(3)测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程，注意仪表的正负极性。
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电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)
