電路元件伏安特性的測(cè)繪

1、實(shí)驗(yàn)題目 實(shí)驗(yàn)二 電路元件伏安特性的測(cè)繪 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路元件的方法。2.掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的測(cè)繪。3.掌握實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說(shuō)明任何一個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓U 與通過(guò)該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系If(U)來(lái)表示，即用I-U 平面上的一條曲線來(lái)表征，這條曲線稱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(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖2-5中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2.一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)， 其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過(guò)白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的

2、“冷電阻” 與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖2-5中b曲線所示。圖2-5 各元件伏安特性曲線3.一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其伏安特性如圖2-5中 c所示。正向壓降很?。ㄒ话愕逆N管約為0.20.3V，硅管約為0.50.7V），正向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(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?jiàn)，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過(guò)高，超過(guò)管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。4.穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖2-5中d所示。在反向電壓開(kāi)始增加時(shí)，其反向

3、電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將基本維持恒定，當(dāng)外加的反向電壓繼續(xù)升高時(shí)其端電壓僅有少量增加。注意：流過(guò)二極管或穩(wěn)壓二極管的電流不能超過(guò)管子的極限值，否則管子會(huì)被燒壞。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備表2-5實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12萬(wàn) 用 表FM-47或其他1自備3直流數(shù)字毫安表0200mA14直流數(shù)字電壓表0200V15二 極 管IN40071DGJ-056穩(wěn) 壓 管2CW511DGJ-057白 熾 燈12V，0.1A1DGJ-058線性電阻器200，1K/8W1DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

4、1.測(cè)定線性電阻器的伏安特性 按圖2-6接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0 伏開(kāi)始緩慢地增加，一直到10V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、I。圖2-6線性電阻器的伏安特性測(cè)定電路圖2-7線性電阻器的伏安特性測(cè)定電路表2-6線性電阻器的伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UR（V）0 2 4 6 8 10I（mA）0.01 2.02 4.04 6.05 8.07 10.09 2.測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性 將圖2-6中的R換成一只12V，0.1A的燈泡，重復(fù)步驟1。UL為燈泡的端電壓。表2-7非線性白熾燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UL（V）0.10.512345I（mA）6.4620.729.933.140.9

5、49.456.23.測(cè)定半導(dǎo)體二極管的伏安特性 按圖2-7接線，R為限流電阻器。測(cè)二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過(guò)35mA，二極管D的正向施壓UD+可在00.75V之間取值。在0.50.75V之間應(yīng)多取幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)。測(cè)反向特性時(shí)，只需將圖2-7 中的二極管D反接，且其反向施壓UD可達(dá)30V。表2-8 半導(dǎo)體二極管的正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UD+ (V)0.100.300.500.550.600.650.700.75I（mA）000.10.51.85.815.448.1表2-9 半導(dǎo)體二極管的反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UD(V)0-5-10-15-20-25-30I（mA）00000004.測(cè)定穩(wěn)壓二極管的伏

6、安特性正向特性實(shí)驗(yàn)：將圖2-7中的二極管換成穩(wěn)壓二極管2CW51，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3中的正向測(cè)量。UZ+為2CW51的正向施壓。表2-10 穩(wěn)壓二極管的正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UZ+（V）0.1 0.3 0.5 0.6 0.65 0.7 0.75I（mA） 0 0 0.1 0.4 1.5 8.0 50.5反向特性實(shí)驗(yàn)：將圖2-7中的R換成1K，2CW51反接，測(cè)量2CW51的反向特性。穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO從020V，測(cè)量2CW51二端的電壓UZ及電流I，由UZ可看出其穩(wěn)壓特性。表2-11 穩(wěn)壓二極管的反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)UO(V)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20UZ（V）0 -1.76

7、 -2.30 -2.53 -2.68 -2.80 -2.89 -2.96 -3.03 -3.08 -3.13I（mA）0 -0.2 -1.8 -3.7 -5.6 -7.6 -9.7 -11.7 -13.8 -15.8 -18.0五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.測(cè)二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加， 應(yīng)時(shí)刻注意電流表讀數(shù)不得超過(guò)35mA。2.如果要測(cè)定2AP9的伏安特性，則正向特性的電壓值應(yīng)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(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程， 勿使儀表

8、超量程，儀表的極性亦不可接錯(cuò)。六、思考題1.線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？電阻值不隨電壓、電流的變化而變化的電阻稱為線性電阻。 電阻值隨著電壓、電流的變化而改變的電阻,稱為非線性電阻。電阻器是線性元件,伏安特性為正比例直線.二極管的伏安特性曲線為一條曲線,在第一象限內(nèi)類似二次函數(shù)過(guò)原點(diǎn)的上升曲線,在第三象限也有類似開(kāi)口向下的二次函數(shù)曲線.其曲線上可以找到反向擊穿電壓,正向電壓超過(guò)一定值時(shí)可視為正比例曲線。2.設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為If(U)，試問(wèn)在逐點(diǎn)繪制曲線時(shí)，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？水平軸為電流,垂直軸為電壓.也有把電壓作為水平軸的,比如二極管的

9、伏安特性曲線.先從0點(diǎn)開(kāi)始,依次增大,最后側(cè)無(wú)窮點(diǎn)。3.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？ 二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。電路中常把它用在整流方面上。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是加反向電壓擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。穩(wěn)壓二極管用來(lái)穩(wěn)壓或在串聯(lián)電路中作基準(zhǔn)電壓4.在圖2-7中，設(shè)U=2V，UD+=0.7V，則mA表讀數(shù)為多少？ 讀數(shù)I=(2-0.7) 2001000=6.5(mA)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、電阻器是線性元件,伏安特性為正比例直線。2、白熾燈是非線性元件，伏安特性為斜率不斷減少的曲線。3、二極管是非線性元件，二極管的伏安特性曲線為一條曲線,在第一象限內(nèi)類似二次函數(shù)過(guò)原點(diǎn)的上升曲線,在第三象限電流一直為零，反向不導(dǎo)通。4、穩(wěn)壓管是非線性