電（diàn）路（lù）元件伏安特性的測繪實驗說明
2025-11-26 07:58電路元件伏安特性的（de）測（cè）繪實（shí）驗目的：
1、學會（huì）識別常用電（diàn）路元件的（de）方法。
2、掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。
3、掌握（wò）實驗台上直流電工（gōng）儀表和設備的使用方法。
二（èr）、電路元件伏安特性的測繪實驗原理說明：
任何一個二端（duān）元件的特性可（kě）用該元件上的端電壓U 與通過該（gāi）元件的電流I之間的函數關係I＝f(U)來表示，即用I-U 平麵上的一條曲線來表征，這條（tiáo）曲線（xiàn）稱（chēng）為該元件的伏安特性曲線。
1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標原點的直（zhí）線，該直線的斜率等於該電阻器的（de）電（diàn）阻值。 如（rú）圖3-1中a所示
2. 一般的白熾燈在工作時燈（dēng）絲處於
高溫狀態， 其燈絲電阻隨（suí）著溫度的升高
而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度
越高，阻值也越大，一（yī）般燈泡的“冷電阻”
與（yǔ）“熱電阻”的阻（zǔ）值可相差幾倍至十幾倍，
所（suǒ）以它的伏（fú）安特性如圖3-1中b曲線所示。
3. 一般的半導（dǎo）體二極管是一個非線性
電（diàn）阻（zǔ）元件，其伏安特性正向壓（yā）降很小（一般的鍺管約為0.2～0.3V，
矽管約為0.5～0.7V），正向（xiàng）電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流（liú）增加很小，粗（cū）略地可視為零（líng）。可（kě）見，二極管具有單向（xiàng）導電性，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值（zhí），則會導致管子（zǐ）擊穿損壞。
4. 穩壓二極管（guǎn）是一種特殊的半導體二極管，其正向特性與普通二（èr）極管類似，但其反向特性較特別，如圖3-1中d所示。在反向電壓開始增加時（shí），其反向電流幾乎為零，但當電（diàn）壓增（zēng）加到某一數值時（稱為管子的穩壓值（zhí），有各種不同穩壓值的穩壓（yā）管）電流（liú）將突然增加，以後它的端（duān）電壓將基本維持恒定，當外加的反向電壓繼續升高時其端電壓僅有少量增加。
注意：流過二極管或穩（wěn）壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會被（bèi）燒（shāo）壞。
三（sān）、實驗設備：
四、實驗內（nèi）容：
1. 測定線性電（diàn）阻器的伏安特性
按（àn）圖3-2接線，調節穩壓電源的輸出電壓U，從0 伏開（kāi）始緩慢地增加，一直（zhí）到10V，記下相應的電壓（yā）表和電流表的讀數UR、I。
圖 3-2 圖 3-3
2. 測定非線性白熾燈泡的伏安特（tè）性
將圖3-2中的R換（huàn）成一隻12V，0.1A的燈泡，重複（fù）步驟1。UL為燈泡的端電壓。
3. 測定半導體二極管的伏安特（tè）性
按圖（tú）3-3接線，R為限（xiàn）流電阻器。測二極管的正向特性（xìng）時，其正向電流不得超過35mA，二極管D的（de）正向施壓UD+可在0～0.75V之間取值。在0.5～0.75V之間應（yīng）多取（qǔ）幾個測量點。測反向（xiàng）特性時，隻需將圖3-3 中的二極管D反接，且其反向施壓UD－可達30V。
正向特性實（shí）驗數據
反向特性實驗數據
4. 測定穩壓二極管的伏安特性
（1）正向特性實驗（yàn）：將圖3-3中的二極管換成穩壓二極管2CP15，重複實驗內容3中的正向測量（liàng）。UZ+為2CP15的正向施壓。
（2）反向特性實驗：將圖3-3中的R換（huàn）成510Ω，2CP15反接（jiē），測量2CP15的反向特性。穩壓電源的輸出電壓UO從0～20V，測量2CP15二端的電壓UZ－及電流（liú）I，由UZ－可看出其穩壓特性。
五、實驗注意事項：
1. 測二極管正向特性時，穩壓電源（yuán）輸（shū）出應由小（xiǎo）至大（dà）逐漸增加， 應時刻注意電流表讀數不得超過35mA。
2. 如果要測定（dìng）2AP9的伏安特性，則正向特性（xìng）的（de）電壓值應取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的電壓值取0，2，4，……，10(V)。
3. 進行不同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表（biǎo）的量程， 勿使儀表（biǎo）超量程（chéng），儀表的極性亦不可接錯。
六、思考題：
1. 線性電阻與非（fēi）線性電阻的概念是什麽？ 電阻器與二極管的伏安特性有何（hé）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（huì）製曲線時，其坐標（biāo）變量應如何放置？
3. 穩（wěn）壓二（èr）極（jí）管與普通二極管有何區別，其用途如何？
4. 在圖3-3中，設U=2V，UD+=0.7V，則mA表讀數為多少？
七、實驗報告：
1. 根據各實驗數據，分別在方格紙上繪製（zhì）出光滑的（de）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（zhōng），正、反向電壓可取為不同的比例尺）
2. 根據實驗結果，總結、歸納被測各元件的特（tè）性。
3. 必（bì）要的誤差分析。
4. 心得體會及其（qí）他。
1、學會（huì）識別常用電（diàn）路元件的（de）方法。
2、掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測繪。
3、掌握（wò）實驗台上直流電工（gōng）儀表和設備的使用方法。
二（èr）、電路元件伏安特性的測繪實驗原理說明：
任何一個二端（duān）元件的特性可（kě）用該元件上的端電壓U 與通過該（gāi）元件的電流I之間的函數關係I＝f(U)來表示，即用I-U 平麵上的一條曲線來表征，這條（tiáo）曲線（xiàn）稱（chēng）為該元件的伏安特性曲線。
1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標原點的直（zhí）線，該直線的斜率等於該電阻器的（de）電（diàn）阻值。 如（rú）圖3-1中a所示
2. 一般的白熾燈在工作時燈（dēng）絲處於
高溫狀態， 其燈絲電阻隨（suí）著溫度的升高
而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度
越高，阻值也越大，一（yī）般燈泡的“冷電阻”
與（yǔ）“熱電阻”的阻（zǔ）值可相差幾倍至十幾倍，
所（suǒ）以它的伏（fú）安特性如圖3-1中b曲線所示。
3. 一般的半導（dǎo）體二極管是一個非線性
電（diàn）阻（zǔ）元件，其伏安特性正向壓（yā）降很小（一般的鍺管約為0.2～0.3V，
矽管約為0.5～0.7V），正向（xiàng）電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時，其反向電流（liú）增加很小，粗（cū）略地可視為零（líng）。可（kě）見，二極管具有單向（xiàng）導電性，但反向電壓加得過高，超過管子的極限值（zhí），則會導致管子（zǐ）擊穿損壞。
4. 穩壓二極管（guǎn）是一種特殊的半導體二極管，其正向特性與普通二（èr）極管類似，但其反向特性較特別，如圖3-1中d所示。在反向電壓開始增加時（shí），其反向電流幾乎為零，但當電（diàn）壓增（zēng）加到某一數值時（稱為管子的穩壓值（zhí），有各種不同穩壓值的穩壓（yā）管）電流（liú）將突然增加，以後它的端（duān）電壓將基本維持恒定，當外加的反向電壓繼續升高時其端電壓僅有少量增加。
注意：流過二極管或穩（wěn）壓二極管的電流不能超過管子的極限值，否則管子會被（bèi）燒（shāo）壞。
三（sān）、實驗設備：
| 序號 | 名 稱（chēng） | 型號與規格 | 數量（liàng） | 備注 |
| 1 | 可調直流穩壓電源 | 0~30V | 1 | |
| 2 | 萬 用 表 | FM-47或其他 | 1 | 自備 |
| 3 | 直流數字毫安表 | 0~200mA | 1 | 實（shí）驗屏上 |
| 4 | 直流（liú）數字電壓表 | 0~200V | 1 | 實驗屏上 |
| 5 | 二 極 管 | IN4007 | 1 | SYDG05 |
| 6 | 穩 壓 管 | 2CP15 | 1 | SYDG05 |
| 7 | 白 熾 燈 | 12V，0.1A | 1 | SYDG05 |
| 8 | 線性電阻器（qì） | 200Ω，510Ω/2W | 1 | SYDG05 |
1. 測定線性電（diàn）阻器的伏安特性
按（àn）圖3-2接線，調節穩壓電源的輸出電壓U，從0 伏開（kāi）始緩慢地增加，一直（zhí）到10V，記下相應的電壓（yā）表和電流表的讀數UR、I。
圖 3-2 圖 3-3
| UR（V） | 0 2 4 6 8 10 |
| I（mA） |
將圖3-2中的R換（huàn）成一隻12V，0.1A的燈泡，重複（fù）步驟1。UL為燈泡的端電壓。
| UL（V） | 0.1 | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| I（mA） |
按圖（tú）3-3接線，R為限（xiàn）流電阻器。測二極管的正向特性（xìng）時，其正向電流不得超過35mA，二極管D的（de）正向施壓UD+可在0～0.75V之間取值。在0.5～0.75V之間應（yīng）多取（qǔ）幾個測量點。測反向（xiàng）特性時，隻需將圖3-3 中的二極管D反接，且其反向施壓UD－可達30V。
正向特性實（shí）驗數據
| UD+ (V) | 0.10 | 0.30 | 0.50 | 0.55 | 0.60 | 0.65 | 0.70 | 0.75 |
| I（mA） |
反向特性實驗數據
| UD－(V) | 0 | -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 |
| I（mA） |
（1）正向特性實驗（yàn）：將圖3-3中的二極管換成穩壓二極管2CP15，重複實驗內容3中的正向測量（liàng）。UZ+為2CP15的正向施壓。
| UZ+（V） | |
| I（mA） |
| UO(V) | |
| UZ－（V） | |
| I（mA） |
1. 測二極管正向特性時，穩壓電源（yuán）輸（shū）出應由小（xiǎo）至大（dà）逐漸增加， 應時刻注意電流表讀數不得超過35mA。
2. 如果要測定（dìng）2AP9的伏安特性，則正向特性（xìng）的（de）電壓值應取0，0.10，0.13，0.15，0.17，0.19，0.21，0.24，0.30（V），反向特性的電壓值取0，2，4，……，10(V)。
3. 進行不同實驗時，應先估算電壓和電流值，合理選擇儀表（biǎo）的量程， 勿使儀表（biǎo）超量程（chéng），儀表的極性亦不可接錯。
六、思考題：
1. 線性電阻與非（fēi）線性電阻的概念是什麽？ 電阻器與二極管的伏安特性有何（hé）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（huì）製曲線時，其坐標（biāo）變量應如何放置？
3. 穩（wěn）壓二（èr）極（jí）管與普通二極管有何區別，其用途如何？
4. 在圖3-3中，設U=2V，UD+=0.7V，則mA表讀數為多少？
七、實驗報告：
1. 根據各實驗數據，分別在方格紙上繪製（zhì）出光滑的（de）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（zhōng），正、反向電壓可取為不同的比例尺）
2. 根據實驗結果，總結、歸納被測各元件的特（tè）性。
3. 必（bì）要的誤差分析。
4. 心得體會及其（qí）他。
