伏安特性曲线图1
人教版高中物理选修3-1：第二章 实验2 描绘小灯泡的伏安特性曲线 课件
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
THE END ❖ 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/142021/3/142021/3/142021/3/14
谢谢观看
2.常见两种图线所表示的导体电阻的性质？
测量电路的选择 电流表外接
议展
电流表内接
误差 比较法 计算法 试触法
偏小
Rx RV Rx RV RA
电压表变化大
偏大
Rx RA
Rx RV RA
电流表变化大
供电电路的选择
限流式 接法
分压式 接法
1、如果限流式和分压式都能用时，优先采用限流式 2、如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采 用分压接法： (1)用电器的电压或电流要求从零开始连续可调． (2)要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻 值小． (3)采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额 定值．
焊接电弧特性
焊接电弧特性焊接电弧的电特性包括焊接电弧的静态伏安特性（静特性）和动态伏安特性（动特性）。
一、电弧静特性曲线图1-1普通电阻静特性与电弧静特性曲线1—普通电阻静特性曲线2—电弧静特性曲线一定长度的电弧在稳定燃烧状态下，电弧电压与电弧电流之间的关系称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，也称为U曲线。
1）电弧静特性曲线。
焊接电弧是焊接回路中的负载，它与普通电路中的普通电阻不同，普通电阻的电阻值是常数，电阻两端的电压与通过的电流成正比（U=IR），遵循欧姆定律，这种特性称为电阻静特性，为一条直线，如图1-1中的曲线1所示。
焊接电弧也相当于一个电阻性负载，但其电阻值不是常数。
电弧两端的电压与通过的焊接电流不成正比关系，而呈U形曲线关系，如图1-1中的曲线2所示。
电弧静特性曲线分为三个不同的区域，当电流较小时（图1-1中的ab区），电弧静特性属下降特性区，即随着电流增加电压减小;当电流稍大时（图1-1中的bc区），电弧静特性属平特性区，即电流变化时，而电压几乎不变;当电流较大时（图1-1中的cd区），电弧静特性属上升特性区，电压随电流的增加而升高。
2）电弧静特性曲线的应用。
由于不同的焊接方法，其焊接中所取的电流范围有限，因此对于特定焊接方法，根据其电流适用范围，其电弧静特性曲线只是整个U曲线的某一部分。
焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在静特性的平特性区，即电弧电压只随弧长而变化，与焊接电流关系很小。
◆焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。
◆一般的钨极氩弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也工作在水平段，◆当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊工作在下降段◆细丝熔化极气体保护焊基本上工作在上升段。
二、焊接电弧的动特性在一定的弧长下，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。
直角坐标系中的电弧动特性曲线是一闭合曲线，称为电弧动特性闭合曲线。
电弧的动特性：“热惯性”现象1）电流快速减小时，由于电弧电离度较高，电弧电压低于静态值，V-A 特性曲线低于静特性曲线。
学习情境1-万用表测量电压、电流
式中, Δq为由A点移动到B点的电荷量, ΔWAB为移动过程中 电压的实际方向是使正电荷电能减少的方向, 也是电 场力对正电荷做功的方向。 在国际单位制中, 电压的SI单位是伏［特］, 符号为V。 常用的电压的十进制倍数和分数单位有千伏（kV）、 毫 伏（mV）、微伏（μV）等。 直流电压用大写字母U表示。交流电压用小写字母u表示。
2.电路和电路模型
开关 干 电 池 小 灯泡
（1） 电路
电路是电流的流通路径, 它是由一些电气 设备和元器件按一定方式连接而成的。 复杂 的电路呈网状, 又称网络。 电路和网络这两 个术语是通用的。 电路的组成方式不同, 功能也就不同。 电路的基本作用是实现电能传输或信号处 理功能。 图1-4（a）是一种简单的实际电路（手电 筒）, 它由干电池、 开关、 小灯泡和连接导 开关 小 灯泡 线等组成。 当开关闭合时, 电路中有电流通 过, 小灯泡发光, 干电池向电路提供电能; 小 干 电 灯泡是耗能器件, 它把电能转化为热能和光 池 能; 开关和连接导线的作用是把干电池和小 灯泡连接起来, 构成电流通路。
(a )
(a )
S Rs ＋ Us － R
(b )
图1-4简单的实际电路
（2） 理想电路元件 组成电路的实际电气元器件是多种多样的, 其电磁性能 的表现往往是相互交织在一起的。 我们用足以反映其主要电磁性能的一些理想电路元件或 它们的组合来模拟实际电路中的器件。理想电路元件是一 种理想化的模型, 简称为电路元件。 每一种电路元件只表示一种电磁现象, 具有某种确定的 电磁性能和精确的数学定义。例如， 电阻元件是表示消耗 电能的元件; 电感元件是表示其周围空间存在着磁场且可以 储存磁场能量的元件; 电容元件是表示其周围空间存在着电 场且可以储存电场能量的元件等。
原创1：实验八 描绘小灯珠的伏安特性曲线
端的电压为________V，此时小灯泡的实际功率为
6.0
________W.
2.4
【解析】由I－U图线得，当I＝
0.40 A时，U＝6.0 V，故小灯泡
的实际功率为P＝IU＝2.4 W.
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考点三
实验改进与创新
【例3】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，因而
实验八 描绘小灯珠的伏安特性曲线
知识排查
核心考点
高效训练
实验目的
1．描绘小电珠的伏安特性曲线．
2．分析伏安特性曲线的变化规律．
实验原理
1．测得多组(U、I)值，在U－I坐标系中描点，用一条平
滑的曲线将这些点连起来，分析小电珠的伏安特性．
2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内
接，误差明显较大．
母代号)．
A．滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A)
B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A)
根据测绘小灯泡的伏安特性曲线的要求，小灯泡两端的电
压需要从零开始调节，故调节电路中滑动变阻器应采用分
压接法．为方便调节应选用最大阻值小的滑动变阻器。
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(2)实验的电路图应选用下列的图______(填字母代号)．
分压电路
小灯泡电阻不大
电流表内接
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(2)根据实验测得数据描绘出如图所示的U－I图象，小灯
泡电压随电流变化曲线，由此可知，小灯泡电阻R随温度
的升高而________．(填：变大、不变、变小)
变大
【解析】K=U/I=R，随电流的增
大而增大．所以小灯泡的电阻R
随温度T升高而增大．
伏安特性曲线(1)
实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线1．图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。
（1）完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_________________________________；②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_________________________________；③断开开关，……。
根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
（2）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
2．某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。
图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用__________；电压表应选用__________；滑动变阻器应选用__________。
（以上均填器材代号）（2）为达上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。
（3）若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点。
相同点：______________________________________________________________________，不同点：______________________________________________________________________。
3．某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；标准电阻R1，阻值1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；电压表V，量程3V，内阻r V＝9kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干。
高中物理粤教版2019必修三第一节 导体的伏安特性曲线
(× )
(2)电子定向移动的方向就是电流的方向。
(× )
(3)任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比，与通过的电流
成反比。
(× )
(4)导体的伏安特性曲线能形象地描述电流与电压的关系。( √ )
2．实验室中的标准电阻的伏安特性曲线应最接近于图中的哪一 个( )
A [标准电阻的电阻是一定值，是线性元件，所以其伏安特性 曲线为一过原点的直线。]
2．欧姆定律的“两性” (1)同体性：表达式 I＝UR中的三个物理量 U、I、R 对应于同一段 电路或导体。 (2)同时性：三个物理量 U、I、R 对应于同一时刻。
3．公式 I＝UR，R＝UI 的理解
物理意义
适用条件
I＝UR
某段导体电流、电压和 计算通过某段导体电流大小，仅
电阻的关系
适用于纯电阻电路
自主 预习 探新 知
一、电流 1．形成电流的条件： (1)存在 自由电荷 ，比如金属导体中的自由电子、电解液中 的正、负电荷。 (2)导体两端存在电压 。
2．恒定电流：
(1)电流。
①概念：电荷的定向移动形成电流。
②物理意义：反映了电流的强弱程度。
③符号及单位：用符号 I 表示，单位是安培 ，符号为 A。
求解电流大小的分析思路 (1)认真审题，明确导电的是什么粒子。 (2)由题设条件求出时间 t 内通过某一横截面的电荷量 q。注意若 有正、负电荷同时通过某一横截面时，那么在一段时间内通过这一 横截面的电荷量等于正、负电荷电荷量的绝对值之和。 (3)由定义式 I＝qt 求出电流大小。
[跟进训练] 1．(多选)关于电流的下列说法中，正确的是( ) A．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多 B．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电 流就越大 C．通电时间越长，电流越大 D．导体中通过一定的电荷量所用时间越短，电流越大
实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
题型二：数据的处理及实验结论
例2某同学在做测定小灯泡功率的实验中，优化设
计电路，正确测得如下一组 U 和 I 的数据：
编号 1 2
3
4
5678
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
线图象的最后一个点的坐标 tan α＝r＝3－0.23.70 Ω
＝1.0 Ω.小灯泡电阻 8 Ω(正常发光)，允许电流 0.3 A， R1 不适合，R2 能满足各方面的要求，小灯泡中电流很
小时，取伏安曲线 0—0.1 A 段求出电阻值 R＝00..21 AV＝ 2 Ω.取两位有效数字 2.0 Ω.
2.LED 发光二极管新技术已被广泛应用，如家用 节能灯(LED 灯)、LED 投影仪、LED 打印机、LED 显示屏等.二极管是一种半导体元件，电路符号为 “ ”，其特点是具有单向导电性，即电流从正极
若干.
(1) 实 验 中 电 压 表 应 选
，电流表应
选
，滑动变阻器应选
(只填器材的
字母代号)；
(2)在下面的虚线框中画出实验电路图，要求电
流、电压能从零开始变化；
(3)根据你设计的电路图，将下图中的实物连接成 实验用的电路；
(4)在实验中得到如下数据(I 和 U 分别表示 小灯泡上的电流和电压)：
②某同学得出以下一些数据：
U/V 0 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80 I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 30.0
请在所给坐标中画出其特性曲线.
③若此发光二极管的最佳工作电流为 12 mA，现连，还需串联一个 R＝ 83.3 Ω 的电阻(保留三位有 效数字)，才能使它工作在最佳状态.
电力电子第一章
0
I m d (ωt ) =
3
当考虑2倍的安全余量时， 当考虑2倍的安全余量时，Im的允许值为
《电力电子技术》
Im =
3 × 78.5 A = 68A 2
4．晶闸管的其他参数 ．
维持电流I 在室温和门极断开时， (1)维持电流 H 在室温和门极断开时，器件从较大的通态电流 最小电流称为维持电流。 降至维持通态所必需的 最小电流称为维持电流 。 它一般为 几毫安到几百毫安。 几毫安到几百毫安。 擎住电流I 晶闸管刚从断态转入通态就去掉触发信号， (2)擎住电流 L 晶闸管刚从断态转入通态就去掉触发信号，能 使器件保持导通所需要的最小阳极电流。 使器件保持导通所需要的最小阳极电流。 断态电压临界上升率du／ 在额定结温和门极开路情况下， (3)断态电压临界上升率 ／dt 在额定结温和门极开路情况下， 不使器件从断态到通态转换的阳极电压最大上升率称为断态 电压临界上升率。 电压临界上升率。 通态电流临界上升率d ／ 在规定条件下， ( 4 ) 通态电流临界上升率 di／dt 在规定条件下 ， 晶闸管在门极 触发开通时所能承受不导致损坏的通态电流最大上升率称为 通态电流临界上升率。 通态电流临界上升率。
《电力电子技术》
六、晶闸管的门极伏安特性及主要参数
和门极不触发电流I 1.门极不触发电压UGD和门极不触发电流 GD 门极不触发电压 不能使晶闸管从断态转入通态的最大门极电压称为门极 不触发电压U 相应的最大电流称为门极不触发电流I 不触发电压 GD，相应的最大电流称为门极不触发电流 GD。 门极触发电压U 和门极触发电流I 2.门极触发电压 GT和门极触发电流 GT 在室温下，对晶闸管加上6V 正向阳极电压时， 使器件由 在室温下， 对晶闸管加上 6 正向阳极电压时， 极电流称为门极触发电流I 断态转入通态所必须的最小门 极电流称为门极触发电流 GT， 相应的门极电压称为门极触发电压U 相应的门极电压称为门极触发电压 GT。 门极正向峰值电压U 门极正向峰值电流I 3.门极正向峰值电压 GM、门极正向峰值电流 GM和门极峰值功 率PGM 在晶闸管触发过程中， 在晶闸管触发过程中 ， 不致造成门极损坏的最大门极电 压 、 最大门极电流和最大瞬时功率分别称为门极正向峰值电 门极正向峰值电流I 和门极峰值功率P 压 UGM、 门极正向峰值电流 GM 和门极峰值功率 GM。 使用时 晶闸管的门极触发脉冲不应超过以上数值。 晶闸管的门极触发脉冲不应超过以上数值。
电工实验一 电路元件伏安特性测试与电源外特性测量
电路元件伏安特性的测绘及电源外特性的测量一．实验目的1．学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线2．学习测量电源外特性的方法3．掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法4．学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法二．实验原理与说明1．电阻元件（1）伏安特性二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。
通过一定的测量电路，用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。
通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法（简称伏安法）。
把电阻元件上的电压取为纵（或横）坐标，电流取为横（或纵）坐标，根据测量所得数据，画出电压和电流的关系曲线，称为该电阻元件的伏安特性曲线。
（2）线性电阻元件线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。
在关联参考方向下，可表示为：U=IR，其中R为常量，称为电阻的阻值，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。
如图3-1（a）所示。
（3）非线性电阻元件非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R随着其电压或电流的改变而改变，即它不是一个常量，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图3-1（b）所示。
(a) 线性电阻的伏安特性曲线(b) 非线性电阻的伏安特性曲线图3-1 伏安特性曲线（4）测量方法在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压，测量出流过该元件中的电流；或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流，测量该元件两端的电压，便得到被测电阻元件的伏安特性。
2．直流电压源（1）直流电压源理想的直流电压源输出固定幅值的电压，而它的输出电流大小取决于它所连接的外电路。
因此它的外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图3-2（a ）中实线所示。
实际电压源的外特性曲线如图3-2（a ）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us 和内电阻Rs 相串联的电路模型来表示，如图3-2（b ）所示。
电力电子技术第一章 功率二极管和晶闸管
第二节 晶 闸 管
1)当双刀开关Ｑ１向右反向闭合，晶闸管承受反向阳极电压，不论门 极承受何种电压，灯泡都不亮，说明晶闸管处于关断状态。 2)当双刀开关Ｑ１向左正向闭合，晶闸管承受正向阳极电压，仅当双 刀开关Ｑ２正向闭合，即门极也承受正向电压时灯泡才亮。 3)晶闸管一旦导通，双刀开关Ｑ２不论正接、反接或者断开，晶闸管 都保持导通状态不变，说明门极失去了控制作用。 4)要使晶闸管关断，可以去掉阳极电压，或者给阳极加反压，也可 以降低正向阳极电流至一定数值以下。
图1-2 功率二极管的符号和伏安特性
第一节 功率二极管
二、主要参数 1.额定电流(正向平均电流)ＩＦ
在规定的环境温度为40℃和标准散热条件下，元件PN结温度稳 定且不超过140℃时，所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流 平均值称为额定电流IF。 2.反向重复峰值电压URRM
在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压值UR SM的80%称为反向重复峰值电压URRM。
第一章 功率二极 管和晶闸管
主编
第一节 功率二极管
一、功率二极管的结构与伏安特性 1.结构
功率二极管的内部结构是一个PN结，结面积较大。由于功率二极 管功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。螺旋式二极管的阳极 紧拴在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式，它的阳极和 阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。常用大功率二极管的外 形如图1-1所示。
第二节 晶 闸 管
结论： 1)晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时 在它的门极和阴极间也加正向电压，两者缺一不可。 2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电 压一般为脉冲电压。 3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。
物理必修第三册-第一节 导体的伏安特性曲线
3．(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通
电，下列说法正确的是( )
A．粗的地方电流大，细的地方电流小
B．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小
C．各处的电流大小相等
D．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 解析：同一根导线上的电流相等，故A错误，C正
确；由I＝nqSv
可得v＝
I nqS
，粗的地方电荷定向移动速
1．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通
电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )
A．1 500个
B．9.375×1019个
C．9.375×1021个 D．9.375×1020个
解析：由公式Q＝It得，n＝
Q e
＝
It e
＝9.375×1021个，
故选项C正确．
答案：C
2．北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m近似
A．nvSt
B．nvt
C．Iqt
D．SIqt
解析：在t时间内，通过铜导线横截面的电荷量为
It，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N＝
It q
，
故C正确，D错误；把I＝nqSv代入N＝
It q
可得N＝nvSt，
故A正确，B错误． 答案：AC
利用I＝nqSv分析问题应注意的两个方面 (1)各个物理量都要用国际单位． (2)正确理解各符号的意义，特别是n表示导体中单 位体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度 的大小．
答案：B
6．若加在某导体两端的电压变为原来的
3 5
时，导体
中的电流减小了0.4 A．如果所加电压变为原来的2倍，
则导体中的电流多大？ 3U0
解析：由欧姆定律得R＝UI00＝I0－50.4 A，所以I0＝1.0
实验一线性与非线性元件伏安特性(精)
实验一线性与非线性元件伏安特性一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。
2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。
3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I =f(U来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a所示,该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的冷电阻”与热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中c所示。
图1-1正向压降很小(一般的锗管约为0.2~0.3V ,硅管约为0.5~0.7V ,正向电流随正向压降的升高而急骤上升,而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
注意:流过二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。
二、实验设备2(]四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性U(V图1-2图1-3按图1-2接线,调节稳压电源的输出电压U ,从0伏开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数U R、I3.测定半导体二极管的伏安特性按图1-3接线,R为限流电阻器。
测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA ,二极管D的正向施压U D+可在0~0.75V之间取值。
在0.5~0.75V之间应多取几个测量点。
测反向特性时，只需将图1-3中的二极管D反接,且其反向施压U D五、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过35mA 。