電學(xué)元件伏安特性研究.doc

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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(shū)面實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：史玉龍學(xué)號(hào)：16472101009年級(jí)專業(yè)層次：16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：山東省東營(yíng)市學(xué)習(xí)中心提交時(shí)間：2017年5月22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

2、壓U為橫坐標(biāo)，以電流I為縱坐標(biāo)，繪制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)

3、，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，

4、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?，其伏安特性曲線如圖1-3所示。圖1-4穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線圖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

5、伏安特性本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω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)壓電源的輸出電壓旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，確保打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源后的輸出電壓在0V左右，然后再打開(kāi)電源的開(kāi)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(kāi)關(guān)，按圖1-6接好線路。經(jīng)檢查無(wú)誤后，開(kāi)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)

6、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，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(kāi)直流穩(wěn)壓電源開(kāi)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(kāi)電源開(kāi)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）0246810R=200ΩI(mA)0101.8274049R=2000ΩI(mA)012345表1-2測(cè)定二極

7、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?/p>

8、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