1)实验目的
(1)掌握几种元件的伏安特性的测试方法,加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解。
(2)掌握实际电压源和电流源的使用方法。
(3)学习常用直流电工仪表和设备的使用方法。
2)实验原理
(1)在电路中,电路元件的特性一般用该元件上的电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系U=f(I)来表示,这种函数关系称为该元件的伏安特性,有时也称外部特性。而电源的外特性则是指它的输出端电压和输出电流之间的关系,通常这些伏安特性用U和I分别作为纵坐标和横坐标绘成曲线,这种曲线就叫做伏安特性曲线或外特性曲线。
(2)本实验中所用元件为线性电阻、白炽灯泡、一般半导体二极管整流元件及稳压二极管等常见的电路元件。其中线性电阻的伏安特性是一条通过原点的直线,如图2.1(a)所示,该直线的斜率等于该电阻的阻值。白炽灯泡在工作时灯丝处于高温状态,其灯丝电阻随着温度的改变而改变,并且具有一定的惯性,又因为温度的改变是与流过的电流有关,所以它的伏安特性为一条曲线,如图2.1(b)所示,电流越大温度越高,对应的电阻也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。一般半导体二极管整流元件也是非线性元件,当正向运用时其外特性如图2.1(c)所示。稳压二极管是一种特殊的半导体器件,其正向伏安特性类似普通二极管,但其反向伏安特性则较特别,如图2.1(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(一般称稳定电压)电流突然增加,以后它的端电压维持恒定,不再随外加电压升高而增加,这种特性在电子设备中有着广泛的应用。
3)实验内容
(1)测定一线性电阻R的伏安特性
按图2.2(a)接线,调节稳压电源的输出电压,即改变电路中的电流,从而可测得通过电阻R的电流及相应的电压值。将所读数据填入表2.1中。
(2)测定白炽灯泡的伏安特性
将上述电路中的电阻换成白炽灯泡,重复上述步骤即可测得白炽灯泡两端的电压及相应的电流数值,数据填入表2.1。
(3)测定二极管的伏安特性
按图2.2(b)接线,同样调节稳压电源输出电压,并测量相对应的电压和电流值,数据填入表2.1。
(4)测定稳压二极管的反向伏安特性
将步骤(3)中的一般二极管换成稳压二极管,重复上述步骤并将读数填入表2.1。(www.daowen.com)
图2.1 几种电路基本元件的伏安特性曲线
图2.2 电阻和二极管伏安特性测试电路
表2.1 基本元件的伏安特性测试表
4)实验报告
(1)根据各次实验测得的数据,在坐标纸上分别绘出各元件的伏安特性曲线。
(2)分析实验结果,并分析出现测量误差的原因。
5)注意事项
(1)实验时,电流表应串接在电路中,电压表应并接在被测元件上,极性切勿接错。
(2)合理选择量程,切勿使电表超过量程。
(3)稳压电源输出应由小到大逐渐增加,输出端切勿碰线短路。
6)思考题
用电压表和电流表测量元件的伏安特性时,电压表可接在电流表之前或之后,理论上两者对测量误差有何影响?实际测量时应根据什么原则选择?
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