電學(xué)元件伏安特性研究

1、.中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：大學(xué)物理(二)實(shí)驗(yàn)名稱：電學(xué)元件伏安特性研究實(shí)驗(yàn)形式：在線模擬+現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐提交形式：提交書面實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名： 趙霞 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)層次： 13秋計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)秋高起專 學(xué)習(xí)中心： 黑龍江哈爾濱學(xué)習(xí)中心 提交時(shí)間： 2014 年 6 月 19 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握電壓表、電流表、直流穩(wěn)壓電源等儀器的使用方法2 學(xué)習(xí)電阻元件伏安特性曲線的測(cè)量方法3 加深理解歐姆定律，熟悉伏安特性曲線的繪制方法二、實(shí)驗(yàn)原理若二端元件的特性可用加在該元件兩端的電壓U和流過(guò)該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)來(lái)表征，以電壓U為橫坐標(biāo)，以電流I為縱坐標(biāo)，繪

2、制I-U曲線，則該曲線稱為該二端元件的伏安特性曲線。電阻元件是一種對(duì)電流呈阻力特性的元件。當(dāng)電流通過(guò)電阻元件時(shí)，電阻元件將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，例如熱能、光能等，同時(shí)，沿電流流動(dòng)的方向產(chǎn)生電壓降，流過(guò)電阻 R的電流等于電阻兩端電壓U與電阻阻值之比，即 （1-1）這一關(guān)系稱為歐姆定律。圖1-1 線性電阻元件的伏安特性曲線若電阻阻值R不隨電流I變化，則該電阻稱為線性電阻元件，常用的普通電阻就近似地具有這一特性，其伏安特性曲線為一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖1-1所示，該直線斜率的倒數(shù)為電阻阻值R。線性電阻的伏安特性曲線對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)，說(shuō)明在電路中若將線性電阻反接，也不會(huì)不影響電路參數(shù)。這種伏安特性曲

3、線對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)的元件稱為雙向性元件。圖1-2 小燈泡燈絲的伏安特性曲線白熾燈工作時(shí)，燈絲處于高溫狀態(tài)，燈絲的電阻隨溫度升高而增大，而燈絲溫度又與流過(guò)燈絲的電流有關(guān)，所以，燈絲阻值隨流過(guò)燈絲的電流而變化，燈絲的伏安特性曲線不再是一條直線，而是如圖1-2所示的曲線。半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線取決于PN結(jié)的特性。在半導(dǎo)體二極管的PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，由于PN結(jié)正向壓降很小，流過(guò)PN結(jié)的電流會(huì)隨電壓的升高而急劇增大；在PN結(jié)上加反向電壓時(shí)，PN結(jié)能承受和大的壓降，流過(guò)PN結(jié)的電流幾乎為零。所以，在一定電壓變化范圍內(nèi)，半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ姷奶匦裕浞蔡匦郧€如圖1-3所示。圖1-4 穩(wěn)壓二極管的

4、伏安特性曲線圖1-3 半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線穩(wěn)壓二極管是一種特殊的二極管，其正向特性與普通半導(dǎo)體二極管的特性相似。加反向電壓時(shí)，在電壓較低的某范圍內(nèi)，電流幾乎為零；一旦超出此電壓，電流就會(huì)突然增加，并保持PN結(jié)上的電壓恒定不變。穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線如圖1-4所示。三、實(shí)驗(yàn)器材1 電壓表2 電流表3 直流穩(wěn)壓電源4 實(shí)驗(yàn)電路板5 線性電阻6 半導(dǎo)體二極管7 小燈泡8 穩(wěn)壓二極管9 導(dǎo)線圖1-5 測(cè)量線性電阻伏安特性的電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 測(cè)定線性電阻的伏安特性本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行。分立元件R=200和R=2000普通電阻作為被測(cè)元件，并按圖1-5接好線路。經(jīng)檢查無(wú)誤后，先將直流穩(wěn)壓電源的輸

5、出電壓旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，確保打開直流穩(wěn)壓電源后的輸出電壓在0V左右，然后再打開電源的開關(guān)。依次調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為表1-1中所列數(shù)值。并將相對(duì)應(yīng)的電流值記錄在表中。圖1-6 測(cè)量半導(dǎo)體二極管的正向伏安特性2 測(cè)量半導(dǎo)體二極管的伏安特性（1） 正向特性將穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)到2V后，關(guān)閉電源開關(guān)，按圖1-6接好線路。經(jīng)檢查無(wú)誤后，開啟穩(wěn)壓電源。調(diào)節(jié)電位器W，使電壓表讀數(shù)分別為表1-2中數(shù)值，并將相對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)記于表1-2中。為了便于作圖，在曲線彎曲部分可適當(dāng)多取幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)。圖1-7 測(cè)量小燈泡燈絲的伏安特性3 測(cè)定小燈泡燈絲的伏安特性本實(shí)驗(yàn)采用低壓小燈泡作為測(cè)試對(duì)象。按圖1-8接好電路

6、，并將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)到0V左右。經(jīng)檢查無(wú)誤后，打開直流穩(wěn)壓電源開關(guān)。依次調(diào)節(jié)電源輸出電壓為表1-4所列數(shù)值。并將相對(duì)應(yīng)的電流值記錄在表1-4中。注意在打開電源開關(guān)前一定先將電壓調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)到電壓最小的位置。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1-1 測(cè)定線性電阻的伏安特性U（V） 0 2 4 6 8 10 R=200I(mA)0101.8274049R=2000I(mA)012345表1-2 測(cè)定二極管的正向伏安特性U（V）00.10.20.30.40.50.550.60.650.70.75I（mA）0000000.40.93.859.244表1-3 測(cè)定小燈泡燈絲的伏安特性U（V）00.40.81.21.6234568I（mA）038587085100120146164182200六、結(jié)論1. 通過(guò)比較線性電阻與燈絲的伏安特性曲線，分析這兩種元件的性質(zhì)有什么異同？答：線性電阻，其阻值恒定，其電流與電壓成正比。伏安特性曲線為過(guò)原點(diǎn)的有一定斜率的直線。斜率為I/U=1/R。 燈絲的電阻隨電流的增大，發(fā)熱，溫度升高，電阻升高，電流的升高變?nèi)酢Ｒ虼?，其伏安特性曲線為過(guò)原點(diǎn)的曲線，偏向于橫軸U。這是靜態(tài)特性，就是電壓電流的變化是非常緩慢的，燈絲的溫度得以隨之也緩慢地變化。2. 什么叫雙向元件？本實(shí)驗(yàn)所用的元件中哪些是雙