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《电路理论》实验一 元件伏安特性的测绘
来源:本站整理  作者:佚名  2007-07-07 17:09:26



一.实验目的

1. 学会识别常用电路元件的方法。

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. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二.原理说明

 任何一个二端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I=f (V)来表示,即用I-V平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,如图1-1中a所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。


2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态时,其灯丝电阻随着温度的升高而增大,通过白炽灯的电流越大,其温度越高,阻值也越大,一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍,所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。

3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件,其特性如图1-1中c曲线。正向压降很小(一般的锗管约为0。2~0。3,硅管约为0。5~0。7V),正向电流随正向压降的升高而急骤上升,而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时,其反向电流增加很小,粗略地可视为零。可见,二极管具有单向导电性,但反向电压加得过高,超过管子的极限值,则会导致管子击穿损坏。

4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管,其正向特性与普通二极管类似,但其反向特性较特别,如图1-1中d曲线。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(称为管子的稳压值,有各种不同稳压值的稳压管)电流将突然增加,以后它的端电压将维持恒定,不再随外加的反向电压升高而增大。

三.           实验设备

序号

      称

型号与规格

数量

备注

1

可调直流稳压电源

0~30V

1

DG04

2

万用表

FM-30或其他

1

 

3

直流数字毫安表

 

1

D31

4

直流数字电压表

 

1

D31

5

滑线变阻器

 

1

 

6

二极管

2CP15

1

DG10

7

稳压管

2CW51

1

DG10

8

白炽灯

12V

1

DG10

9

线性电阻器

RJ-1W-1KΩ

1

DG09

 

四.           实验内容

1. 测定线性电阻器的伏安特性

按图1-2接线,调节稳压电源的输出电压U,从0伏开始缓慢地增加到10伏,记下相应的电压表和电流表读数。

U(V)

0   2    4    6      8    10

I (m A)

 

                                  

2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性

将图1-2中的 RL 换成一只12V的汽车灯泡,重复1的步骤

U(V)

0   2    4    6    8    10

I (m A)

 

3. 测定半导体二极管的伏安特性

按图1-3接线,R为限流电阻器,测二极管的正向特性时,其正向电流不得超过25 m A,二极管D正向压降可在0~0。75V之间取值。特别是在0。5~0。75之间更应该多取几个测量点。作反向特性实验时,只需将图1-3中的二极管D反接,且其反向电压可加到30V。

正向特性实验数据

U(V)

0  0.2  0.4  0.5  0.55  ……0.75

I (m A)

 

反向特性实验数据

U(V)

0  -5  -10  -15  -20  -25  -30  

I (m A)

 

4.测定稳压二极管的伏安特性

  只要将图1-3中的二极管换成稳压二极管,重复实验内容3的测量。

正向特性实验数据

U(V)

 

I (m A)

 

反向特性实验数据

U(V)

 

I (m A)

 

五.           实验注意事项

1.     测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小到大逐渐增加,应时刻

注意电流表读数不得超过25 m A,稳压源输出端切勿碰线短路。

2.     进行不同实验时,应先估计算电压和电流值,合理选择仪表的量程,

勿使仪表超量程,仪表的极性亦不可接错。

六.           思考题

1.     线性电阻与非线性电阻的概念是什么?电阻器与二极管的伏安特性

有何区别?

2.     设某器件伏安持性曲线的函数式为I=f (V),试问在逐点绘制曲线时,

其坐标变量应如何放置?

3.     稳压二极管与普通二极管有何区别,其用途如何?

七.   实验报告

1.     根据各实验结果数据,分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。

(其中的二极管与稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中,正、反向电压可取为不同的比例尺)

2.     根据实验结果,总结、归纳被测各元件的特性。

3.     必要的误差分析

心得体会及其他。

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