元件伏安特性的測定實驗

實驗十　　元件伏安特性的測定?
一、實驗目的?
⒈　學習直讀式儀表和晶體管穩壓電源等設備的使用方法。?
⒉　掌握阻值、電壓和電流的測量方法。?
⒊　掌握線性電阻元件、非線性電阻元件——二極管以及電壓源的伏安特性的測試技能。?
⒋　加深對元件伏安特性的理解，驗證歐姆定律。?
⒌　學會正確讀數的方法。?
二、實驗儀器和設備?
⒈　雙路直流穩壓電源　　                       一臺?
⒉　數字萬用表　　　　　                       一塊?
⒊　晶體管萬用表　　　　                       一塊?
⒋　ZH－12電學實驗臺
5. 電位器、二極管                             各一只
6. 電阻                                         六只
⒈　萬用表的使用方法?
萬用表是測量電阻、電壓、電流和音頻電平等的儀表。
a?測電阻?
在測量電阻時，應在標有“Ω”的刻度上看讀數(由于通過表頭的電流與被
測電阻不是成正比關系，所以表盤上的電阻標度尺是不均勻的。)被測電阻
的實際值等于標度尺上的讀數乘以旋鈕所指的倍數。在測量前，應先將兩
表筆短接，轉動調零電位器，使指針在0Ω的位置，然后選擇合適的擋位
以保證測量的準確。每換一個量限，都要重新調零。另外，電阻的測量，一
定要無源及無其它并聯支路的情況下進行。?
電阻(或電流)測量完畢后，應將轉換開關旋至高電壓擋位，這是防止誤用歐
姆表(或電流擋) 測電壓的良好習慣。?
b?直流電壓、電流的測量?
讀數時應看“DC”或“V·mA”符號的刻度表，此時旋鈕所指的數值即直
流電壓或電流的最大量限(量程)。測量前應先估計被測量值的大小，再將
轉換開關轉到適當量限的檔位上。按比例可讀出測量值的大小。?
測電路上兩點間電壓時，紅色測試筆應接高電位點，黑色測試筆應接低電位點。
測直流電流時，要把電流表串入支路中，所以必須先把被測支路斷開。如果沒有
斷開支路就把兩支表筆搭到支路的兩端點上去，實際上是用電流表去測電壓
，電表即被燒毀。?
⒉　線性電阻與非線性電阻的伏安特性?
線性電阻的阻值是常數，通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比。伏安特性
曲線是一條通過原點的直線，如圖10-1所示。

圖10-1?線性電阻伏安特性曲線
圖10-1所示的特性曲線表明了線性電阻的u、i的比值R是一個常數，其大
小與u和i的大小及方向均無關系，這說明線性電阻對不同方向的電流或不同
極性的電壓其性能是一樣的，這種性質稱為雙向導電性。
非線性電阻的阻值不是常數。如整流二極管、齊納二極管、隧道二極管、輝
光二極管等都可抽象為一個非線性電阻元件，它們的伏安特性曲線不是直線而
是曲線，分別如圖10-2中的(a) 、(b)、(c)和(d)所示。

圖10-2?　非線性電阻伏安特性曲線
⒊　理想電壓源的伏安特性?
理想電壓源的端電壓是固定的函數，無論負載如何變化，端電壓保持一定，
而與通過它的電流無關。它的伏安特性曲線是一條平行于電流坐標軸的直線一
(對直流電壓源而言)，如圖10-3所示。

圖10-3?理想電壓源伏安特性曲線
⒋　實際電壓源的伏安特性?
實際電壓源的模型可以看成是一個理想電壓源與一個電阻的串聯組合，它的
伏安特性曲線如圖10-4所示。

圖10-4?實際電壓源伏安特性曲線

四、實驗內容及步驟
⒈　測阻值?
用萬用表的電阻擋測量6只電阻的阻值記錄于表10-1中，并將電阻的標稱電
阻與測量值進行比較，根據允許誤差范圍，判斷各電阻的等級(誤差在5%以下
為Ⅰ級品，5%～10%為Ⅱ級品，10%～20%為Ⅲ級品)。?
表10-1　　　　測量阻值表?

電阻

標稱阻值

測量阻值

誤　　差

等　　級

⒉　測量線性電阻的伏安特性?
取實驗板(一)上R＝１ＫΩ的電阻作為被測元件，并按圖10-5接好線路。

圖10-5?測量電阻的電路
(注意在使用穩壓電源時切勿將其輸出端短路)?
經指導老師檢查無誤后，打開電源開關，依次調節直流穩壓電源的輸出電壓
分別為表10-2中所列數值，并將相對應的電流值記錄在表10-2中。?
表10-2?測伏安特性表

U/V

I/mA

⒊ 測定半導體二極管的伏安特性?
①正向特性?
按圖10-6(a)接好線路，經檢查無誤后，開啟穩壓電源，輸出電壓調至2V，調節
可變電阻器R ，使電壓表讀數分別為表10-3(a)中數值，并將相對應的電流表讀
數記入表10-3(a)中，為了便于作圖，在彎曲部分適當多取幾個測量點。
表10-3(a)?正向特性測量

U/V

0。.1

0。.15

0。.20

0。.22

0。.25

0。.27

0。.30

0。.35

I/mA