电学元件伏安特性的测量实验报告

电学元件伏安特性的测量实验报告

篇一：电路分析实验报告(电阻元件伏安特性的测量) 电力分析实验报告

实验一 电阻元件伏安特性的测量 一、实验目的：

（1）学习线性电阻元件和非线性电阻元件伏安特性的测试方式。

（2）学习直流稳压电源、万用表、电压表的使用方法。 二、实验原理及说明

（1）元件的伏安特性。如果把电阻元件的电压取为横坐标，电流取为纵坐标，画出电压与电流的关系曲线，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性。

（2）线性电阻元件的伏安特性在u-i平面上是通过坐标原点的直线，与元件电压和电流方向无关，是双向性的元件。元件的电阻值可由下式确定：R=u/i=(mu/mi)tgα,期中mu和mi分别是电压和电流在u-i平 面坐标上的比例。 三、实验原件

Us是接电源端口，R1=120Ω,R2=51Ω,二极管D3为IN5404，电位器Rw 四、实验内容

（1）线性电阻元件的正向特性测量。

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（2）反向特性测量。

（3）计算阻值，将结果记入表中 （4）测试非线性电阻元件D3的伏安特性 （5）测试非线性电阻元件的反向特性。 表1-1 线性电阻元件正（反）向特性测量 表1-5二极管IN4007正（反）向特性测量 五、实验心得

（1）每次测量或测量后都要将稳压电源的输出电压跳回到零值

（2）接线时一定要考虑正确使用导线 篇二：电学元件的伏安特性实验报告v1 预习报告 【实验目的】

l.学习使用基本电学仪器及线路连接方法。

2.掌握测量电学元件伏安特性曲线的基本方法及一种消除线路误差的方法。 3.学习根据仪表等级正确记录有效数字及计算仪表误差。 准确度等级见书66页。

100mA量程，0.5级电流表最大允许误差?xm?100mA?0.5%?0.5mA，应读到小数点后1位，如42.3(mA) 3V量程，0.5级电压表最大允许误差?Vm?3V?0.5%?0.015V，应读到小数点后2位，如2.36(V) 【仪器用具】

直流稳压电源，电流表，电压表，滑线变阻器，小白炽

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灯泡，接线板，电阻，导线等。 从书中学习使用以上仪器的基础知识。 【实验原理】

给一个电学元件通直流电，测出元件两端的电压和通过它的电流，通常以电压为横坐标、电流为纵坐标画出元件的电流和电压关系曲线，称做该元件的伏安特性曲线。这种研究元件特性的方法叫做伏安法。

用伏安法测量电阻时，线路有两种接法，即电流表内接和电流表外接。电流表内接，测得电阻RX'永远大于真值RX，适于测量大电阻。电流表外接时测得的电阻值永远小于真值，适于测量小电阻。不同的线路会引入不同的线路误差，在实验中要根据被测电阻的大小适当地选择测量线路，减少线路误差，以求提高测量准确度。

二极管是常用的非线性元件，欧姆定律虽然不适用，电阻不再为常量，而是与元件上的电压或电流有关的变量。钨丝灯泡也是非线性元件，加在灯泡上电压与通过灯丝的电流之间的关系为I?KV，其中K、n是与该灯泡有关的常数。 n 实验数据 实验1 电流表内接：

实验4 小灯泡 电流表内接 实验5

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二极管 正向偏压 电流表外接 二极管 反向偏压 电流表内接 实验报告

电学元件的伏安特性

伏安法既可以测量线性元件的阻值，又可以测量非线性元件的伏安特性，具有测量范围宽、适应性广等优点，因此被广泛使用。 【实验目的】

l.学习使用基本电学仪器及线路连接方法。

2.掌握测量电学元件伏安特性曲线的基本方法及一种消除线路误差的方法。 3.学习根据仪表等级正确记录有效数字及计算仪表误差。

给一个电学元件通直流电，测出元件两端的电压和通过它的电流，通常以电压为横坐标、电流为纵坐标画出元件的电流和电压关系曲线，称做该元件的伏安特性曲线。这种研究元件特性的方法叫做伏安法。 1.伏安法测电阻

伏安法测电阻既不如欧姆表测电阻方便，也不如电桥法准确，但其独具优点，即测量范围宽：它可以测量小到10-3Ω以下大到1010Ω以上的电阻。由于电表内阻不理想，用伏安法测电阻时，总是或大或小地存在着仪表接入误差(即线路误差)。应引进修正值对测量结果加以修正，以提高测量结果的准确度。

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用伏安法测量电阻时，线路有两种接法，即电流表内接和电流表外接。 (1)电流表内接

如图5-3所示，电流表内接时，电流表测出的就是流过电阻RX的电流I，但是电压表测出的电压V不是电阻两端的电压VX，而是电阻两端电压VX和电流表两端电压VA之和，即电流表的电阻使电压的测量产生了误差。根据欧姆定律 V I

若用RX'表示V比I的值，则RX'和被测电阻值 RX的关系可由下式导出 VV?VA RX'??X?RX?RA IIX R?

线路误差的绝对误差为 (5.1) (5.2)

?RX?RX'?RX?RA 相对误差为 (5.3) E内(RX)? ?RXRA ? RX

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RX (5.4)

于是可得出如下结论：

由于RA?0而引进的误差么?RX?RA?0，说明电流表内接，测得电阻RX'永远大于真值RX，这是一种由于测量方法不完善而引进的系统误差，若准确地知道RA值，可以对测量结果进行修正，即RX?RX(转载自： 小草 范 文 网:电学元件伏安特性的测量实验报告)'?RA。

由(5.3)式看出，当RA??RX'时(100RA??RX)，则 ?RX

?1%，此时的线路误RX

差在某些情况下可以忽略不计，所以图5-3线路适于测量大电阻。 (2)电流表外接

如图5-4所示，电流表外接时，电压表测出的电压就是电阻两端的电压VX，而电流表测出的电流I却是流过电阻和电压表的电流之和IX?IV，因此，由VX和I算出的电阻值RX'是被测电阻值RX和电压表内阻RV相并联的电阻值，即 RX'? VVX1?? IIX?IVIX?IV VXVX

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1 RR ??VX 11RX?RV ?RxRV

此时线路误差的绝对误差为 (5.5) 2RX

?RX?RX'?RX?? RX?RV (5.6)

线路误差的相对误差为 E外(RX)? ?RXRX ?? RXRX?RV (5.7)

于是又可得出二点结论：

由于RV??而引进的线路误差为?RX?RX'?RX?0，负号表明电流表外接时测得的电阻值永远小于真值。若

RV准确已知，则可对测量结果进行修正，修正后的测量值为 R'R

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RX?XV (5.8) RV?RX' ?RX

?1%，此时的线路误差在某些清况下可以不计。所以图5-4线路适于测当RX??RV时(100RX?RV)，RX 量小电阻。

由上面的分析可知，不同的线路会引入不同的线路误差，在实验中要根据被测电阻的大小适当地选择测量线路，减少线路误差，以求提高测量准确度。如果两种方法的相对误差都比较小，可以忽略不计，则两种接法都可以选用。若相对误差不可忽略，则在给定仪器的情况下应采用相对误差较小的接法。由(5.4)、(5.7)式，并考虑一般电表均有 ，可得 RV??RA。

RX?RARV时，|E外|?|E内|，采用内接法； RX?RARV时，|E外|?|E内|，采用外接法。

因此选择的原则取决于被测电阻值和电流表及电压表内阻的大小。在线路误差可以忽略的情形下，测量的准确 度主要由仪表的误差决定。 2.非线性元件的伏安特性

对于非线性元件，欧姆定律虽然不适用，但我们仍可定义其电阻为 R?

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V I

(5.8) 只是它不再为常量，而是与元件上的电压或电流有关的变量。

二极管是常用的非线性元件，它是用P型、N型半导体材料制成PN结，经欧姆接触引出电极封装而成。其主要特点是单向导电性，其伏安特性曲线如图5-5所示。当在二极管两端加上正向偏置电压，即在二极管的正极端接高电位，负极端接低电位时，则有正向电流流过二极管。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压(锗二极管为0.2V左右，硅二极管为0.7V左右时)，电流明显变化。 在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。 在二极管两端加上反向偏置电压，即二极管的正 极端接低电位，负极端接高电位时，二极管内有很小 的反向电流，该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，呈现的电阻很大，二极管处于截止状态。这时流过二极管的反向电流几乎不随反向电压的变化而变化，该电流叫做反向饱和电流Is当反向电压增加到一定大小时，反向电流急剧增加，这种现象称为二极管的反向击穿，这时的反向电压称为二极管的反向击穿电压，用Vb表示。实践证明，普通二极管反向击穿后，很大的反向击穿电流会使PN结温度迅速升高而烧坏PN结。这就是从电击穿转化为热击穿，所以应当采取措施防止二极管发生热击穿。

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二极管一般工作在正向导通或反向截止状态。当正向导通时，注意不要超过其规定的额定电流；当反向截止时，更要注意加在该管的反向偏置电压应小于其反向击穿电压。但是，稳压二极管却利用二极管的反向击穿特性而恰恰工作于反向击穿状态(图5-6)。由于二极管具有单向导电性，它在电子电路中得到了广泛应用，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件等。

钨丝灯泡也是非线性元件，加在灯泡上电压与通过灯丝的电流之间的关系为I?KV，其中K、n是与该灯n 泡有关的常数。 【实验内容】

1.按图5-7连接电路，RX取值和电源电压由实验室给定，由此确定电表量程。将K1

2倒向1端，调R0使电压表指针在偏转3

至满偏之间读取3组电流和电压值数据，计算RX值。 2.将图5-7电路中K2倒向2端，其取值和做法与实验内容1相同。

4.测白炽灯的伏安特性曲线。灯泡耐压6.3V，其阻值随温度升高而变大。在1V以内每隔0.2V测量一个数据，1V以上每隔0.5V测量一个数据，测到5.0V为止。 5.测量二极管特性(二极管参数实验室给定)。 篇三：电学元件伏安特性研究

中国石油大学（华东）现代远程教育

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实验报告

课程名称：大学物理(二)

实验名称：电学元件伏安特性研究 实验形式：在线模拟+现场实践 学生姓名： 赵霞号： 13466XX04 年级专业层次：13秋计算机应用技术网络秋高起专 学习中心：黑龙江哈尔滨学习中心

提交时间： XX 年6 月19 日

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