電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 2.2元件伏安特性及電源端口特性

元件伏安特性及電源端口特性課程：電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（電路與電子線路實(shí)驗(yàn)1）呂偉鋒、盧振洲元件伏安特性及電源端口特性1.用實(shí)驗(yàn)的方法測量各種電阻元件伏安特性，加深對(duì)線性非線性電阻元件的理解。2.掌握電壓源端口特性的測試方法，了解電源內(nèi)阻對(duì)電源輸出特性的影響。3.熟悉電工電路實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑蔡匦约半娫炊丝谔匦远?實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)儀器名稱型號(hào)或規(guī)格主要功能1電工電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)SBL系列

2直流電壓源SBL系列

3直流電壓表

4直流電流表

5九孔方板及元器件

元件伏安特性及電源端口特性三.實(shí)驗(yàn)原理1.電阻元件及其伏安特性任一時(shí)刻的電壓和電流之間代數(shù)關(guān)系為伏安關(guān)系，對(duì)曲線為伏安特性曲線。圖2.2.1中a，b，c，d分別為線性電阻元件，非線性電阻元件，半導(dǎo)體二極管，穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線。圖2.2.1電阻元件的伏安特性曲線元件伏安特性及電源端口特性三.實(shí)驗(yàn)原理2.電壓源端口特性電壓源端口特性是對(duì)電源輸出電壓與電流之間關(guān)系的描述。電壓源的等效電路及端口特性如圖2.2.2所示,實(shí)際電壓源可由恒定電源VS和內(nèi)阻RS串聯(lián)而成。圖2.2.2電阻元件的伏安特性曲線元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.線性電阻器的伏安特性測試：按圖2.2.3接線，調(diào)節(jié)輸出電壓，使之從0伏開始緩慢地增加到10伏，注意電壓表V的數(shù)值，記錄流過線性電阻器的電流值至表2.2.1。將電源反接，重新測量并記錄在表格2.2.1中。V(V)

I(mA)

表2.2.1線性電阻器的伏安特性數(shù)據(jù)圖2.2.3線性電阻器伏安特性電路圖2.2.4

線性電阻器伏安特性測試電路元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟2.測量半導(dǎo)體二極管的伏安特性：按圖2.2.4接線，R為限流電阻，測量二極管D（型號(hào)1N4007）的正向特性及反向特性。元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟(1)正向特性實(shí)驗(yàn):調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓，使電壓從0開始增加，正向壓降可在0→0.75V之間取值。在0.5→0.75V之間更應(yīng)多取幾個(gè)測量點(diǎn)。觀測電流表讀數(shù)不超過100mA，將不同電壓下的電流值記入表2.2.2。V(V)

I(mA)

表2.2.2半導(dǎo)體二極管正向伏安特性數(shù)據(jù)元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟(2)反向特性實(shí)驗(yàn):將電源反接,重復(fù)上述測試,根據(jù)二極管兩端電壓，測試電流值,其反向電壓可加到30V左右，記入表格2.2.3。表2.2.3半導(dǎo)體二極管反向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟3.穩(wěn)壓二極管的伏安特性：將圖2.2.4中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)2，可得穩(wěn)壓二極管的正反向特性，分別將數(shù)據(jù)記錄到表2.2.4和表2.2.5中。表2.2.4穩(wěn)壓二極管正向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

表2.2.5穩(wěn)壓二極管反向伏安特性數(shù)據(jù)V(V)

I(mA)

元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟4.電壓源的端口特性的測試：為了突出電源內(nèi)阻對(duì)輸出特性的影響，在穩(wěn)壓電源的輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻RS，可模擬得實(shí)際電壓源。按圖2.2.5接線，VS為直流電壓源，由它向外界提供10V的直流電壓（穩(wěn)壓源的開路電壓）。圖2.2.5模擬電壓源的電路元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟改變RS及RL的值，記錄負(fù)載電壓并計(jì)算電流記錄于表2.2.6中。

6543210V(V)

I(mA)

200V(V)

I(mA)

510V(V)

I(mA)

750V(V)

I(mA)

Rs（Ω）測量值RL（kΩ）表2.2.6電壓源外特性測試數(shù)據(jù)元件伏安特性及電源端口特性四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟5.電流源端口特性的測試：仿照上述的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4及其測試方法，應(yīng)用Multisim12軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)際電流源伏安特性的測試，要求電流源的電流10mA，Rs及RL自選。元件伏安特性及電源端口特性五.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.測量二極管特性時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意普通二極管正向電流和穩(wěn)壓二極管正反向電流讀數(shù)均不得超過規(guī)定數(shù)值，以免損壞器件。2.進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表及其量程，并注意儀表的極性。3.穩(wěn)壓電源使用前，由直流電壓表測定得到所需的正確值，再接入電路。元件伏安特性及電源端口特性六.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)思考題1.如何判斷某元件為線性電阻或非線性電阻？線性電阻與二極管的伏安特性區(qū)別？2.穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，用途有什么不同？3.下面a、b、c、d各圖中R的存在對(duì)虛線框所示的電源外特性曲線有何影響？試畫出各圖的外特性曲線。圖2.2.6