電路分析實驗箱-電路元（yuán）件伏安特性的測量

一、實驗目的（de）
1.學會識別常用（yòng）電路（lù）和元（yuán）件的方法。
2.掌握線性電阻、非線性（xìng）電阻元件及電壓源和電流源的伏安特性的測試（shì）方法。
3.學會常用直流電工儀表和設備的使用方法。
二、實驗原理
任何（hé）一個二端元件的特性可用該（gāi）元件上的端電壓U與通過該（gāi）元件的電流（liú）I之間的函數關係I=f(U)表示，即I-U平麵上的一條曲線來表征，即元件的伏安特性曲線。
1.線性電阻器的伏安特性（xìng）曲線是一條通過坐標原點的直線，如圖（tú）1-1中a曲線所（suǒ）示，該直線的斜（xié）率等於該電阻（zǔ）器的電阻值。
2.一般（bān）的（de）白熾（chì）燈在工作時燈絲處於高溫狀態，其燈絲（sī）電阻隨著溫度（dù）的升高而增大。通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大。一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的（de）阻值（zhí）相差幾（jǐ）倍至幾十倍，所以它的伏（fú）安（ān）特性曲線如圖1-1中b曲（qǔ）線所示。
3.一般的半導體二極管是一個非線性（xìng）電阻元件，其伏安特性曲線如圖1-1中c曲線所示。正（zhèng）向壓降很小（一般（bān）的鍺管約為0.2～0.3V, 矽管約為0.5～0.7V）,正向電流隨正向壓降的升高而急劇上升，而反向電壓從零一直增加到幾十伏時，其反向電流增加很小（xiǎo），粗（cū）略地可（kě）視為（wéi）零。可見，二極管具有單向導電性（xìng），但反向電壓加得過高，超過管子的極限值（zhí），則會導致（zhì）管子擊（jī）穿損壞（huài）。
4.穩壓二極（jí）管是一種特殊的半（bàn）導體二極管，其正向特性（xìng）與普通二極管類似，但其反向特性較（jiào）特（tè）別，如（rú）圖1-1中d曲線所示。在反向電壓開始增加時，其反向（xiàng）電流幾乎為零，但當電壓增加到某一數值時（稱為管子的穩壓值，有各種不同穩壓值的穩壓管）電流將突然增加（jiā），以後（hòu）它的端（duān）電壓將維持恒定，不再隨外加的（de）反向電壓升高而增大。注意：流過穩壓二極管的電流不能（néng）超過管子的極限值（zhí），否則（zé）管子（zǐ）會被燒壞。

圖 1-1 各種電路元件的伏安特性曲線

三、實驗設備

序號	名稱	型號與規格	數（shù）量	備注
1	可調直流穩壓電源	0～12V	1
2	萬用表		1
3	直流數字毫安表		1
4	直流數字電壓表		1
5	可調電位器或滑線變阻器		1
6	二極管	2CP15（或IN4007）	1
7	穩壓管	2CW51	1
8	白熾燈	6.3V	1
9	線性（xìng）電（diàn）阻	1KΩ/1W	1

四、實驗內（nèi）容
1.測定線性電阻（zǔ）器的伏安特性
按圖1-2接線，調節穩壓電源的（de）輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加，一直到（dào）10V，記下相（xiàng）應的（de）電（diàn）壓表和（hé）電流表的讀數U_R、I。

圖1-2

U_R(V)	0	3	4	5	7	8	10
I(mA)

※2.測定非線性白熾燈（dēng）泡的伏安特性
將圖1-2中的（de）RL換成一隻6.3V的汽車燈泡，重複1的步驟。

U_R(V)	0	3	4	5	7	8	10
I(mA)

3.測定（dìng）半導體二極管的伏安特性
按圖1-3接線，R為限流電阻（zǔ）器。測（cè）二極管（guǎn）的正向特性時，其正向電流不得超過5mA，二極管D的正向施壓（yā）UD+可在0～0.75V之間取值，特別是在0.5～0.75V之間更應多取幾個測量點。做反向特性實驗時，隻（zhī）需將圖1-3中的（de）二極管D反接，且其（qí）反向施壓UD－可加到30V。

圖1-3

正向特性實驗數據

U_D+(V)	0.10	0.30	0.50	0.55	0.60	0.65	0.70	0.75
I (mA)

反向特性實驗（yàn）數據

U_D－(V)	-3	－5	－10	－20	－30	－35	－40
I (mA)

※4.測定穩壓二極管的伏安特（tè）性
隻要將圖（tú）1-3中的二極管換成穩壓二極管，重複實驗（yàn）內容3的測量。測量點自定。
正向特（tè）性實驗數據

U_D+(V)
I (mA)

反向特性實（shí）驗數據

U_D－(V)
I (mA)

5.測定電壓源伏安特性

圖1-4

按圖1-4連接（jiē）電路圖，調節U為5V，改變R_L的值（zhí），測量U和I的值。記入（rù）下表中：

R_L（Ω）	100	200	300	500	600	700	800
I(mA)
U(V)

6.測定電流源伏安特性

圖1-5

按圖1-5接（jiē）好電路（lù）圖，調節R_L的值，測出各種不同（tóng）RL值時的（de）I和U，記入表中：

R_L（Ω）	100	200	300	500	600	700	800
I(mA)
U(V)

五、實驗注意事項
1.測二極管正向特（tè）性（xìng）時，穩壓電（diàn）源輸出應由小至大逐漸增加，應時刻注意電流表讀數不得超過15mA。
2.進行不（bú）同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量（liàng）程（chéng），切勿使儀表超（chāo）量程，儀表的極性亦（yì）不可（kě）接錯。
六、思考題
1.線性電阻與非線性電阻的概念是什麽？電阻器與二極管的伏安特性有何區別？
2.設某器件伏安特性曲線的函數式為I = f(U)，試問在逐點繪製曲（qǔ）線時，其坐標變量應如何放置？
3.在圖1-3中，設U=3V，U_D+ = 0.7V，則毫（háo）安表（mA）表讀數為多（duō）少？
4.穩壓二（èr）極管（guǎn）與普通二極管有何區（qū）別（bié），其用途如何？
七、實驗報告
1.根據各實驗數據，分別在方格紙上繪製出光滑的伏安特性曲線（xiàn）。（其中二極管和穩壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可（kě）取為不同的比例尺）。
2.根（gēn）據實驗結果，總結、歸納各（gè）被測元（yuán）件的特性。
3.必要的誤差（chà）分（fèn）析。

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