伏安特性实验报告

伏安特性实验报告
篇一：电路元件伏安特性的测量(实验报告答案)
实验一电路元件伏安特性的测量
一、实验目的
1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；
2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法； 3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。

二、实验原理
在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。

任何一个二端电阻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之间的函数关系式I＝f(U)来表示，即用I－U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。

根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。

线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。

该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。

常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。

在图1-1中，U ＞0的部分为正向特性，U＜0的部分为反向特性。

(a)线性电阻 (b)白炽灯丝
绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f(U)，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。

三、实验设备与器件
1.直流稳压电源 1 台
2.直流电压表1 块
3.直流电流表1 块
4.万用表 1 块
5.白炽灯泡 1 只
6. 二极管1 只
7.稳压二极管1 只 8.电阻元件 2 只
四、实验内容
1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。

调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。

2
将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复1的步骤，
在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。

3
按图1-3接线，R为限流电阻，取200Ω，二极管的型号为1N4007。

测二极
管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管Ｄ的正向压降UD+可在0～0.75V之间取值。

特别是在0.5～0.75之间更应取几个测量点。

测反向特性时，将直流稳压电源的输出端正、负连线互换，调节直流稳压输出电压U，从0伏开始缓慢地增加，其反向施压UD－可达－30V，数据分别记入表1-3和表1-4。

表1-3 测定二极管的正向特性
4．测定稳压二极（1）正向特性实验
将图1-3中的二极管1N4007换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。

UZ+为2CW51的正向施压，数据记入表1-5。

（2）反向特性实验
将图1-3中的稳压二极管2CW51反接，测量2CW51的反向特性。

稳压电源的输出电压U从0～20V缓慢地增加，测量2CW51二端的反向施压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。

数据记入表1-6。

五、实验预习
1. 实验注意事项
(1)测量时，可调直流稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不能超过规定值。

(2)直流稳压电源输出端切勿碰线短路。

(3)测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量
程，勿使仪表超量程，注意仪表的正负极性。

2. 预习思考题
(1)线性电阻与非线性电阻的伏安特性有何区别？它们的电阻值与通过的电流有无关系？
答：线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，电压与电流的关系，符合欧姆定律。

线性电阻元件的阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关。

非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。

(2)请举例说明哪些元件是线性电阻，哪些元件是非线性电阻，它们的伏安特性曲线是什么形状？
答：电阻器是线性电阻，其伏安特性曲线的形状见图1-1（a）所示。

白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等是非线性电阻，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。

(3)设某电阻元件的伏安特性函数式为I＝f（U），如何用逐点测试法绘制出伏安特性曲线。

答：在平面内绘制xOy直角坐标系，以x轴为电压U，y 轴为电流I，计算出电流I和电压U的数据，根据数据类型，合理地绘制伏安特性曲线。

六、实验报告
1．根据实验数据，分别在方格纸上绘制出各个电阻的伏安特性曲线（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）。

2．根据线性电阻的伏安特性曲线，计算其电阻值，并与实际电阻值比较。

3. 必要的误差分析。

4. 实验总结及体会。

篇二：电子元件的伏安特性曲线实验报告
实验一
电子元件伏安特性的测定
一、实验目的
1．掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法 2．学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法3．加深理解欧姆定律，熟悉伏安特性曲线的绘制方法
二、原理
若二端元件的特性可用加在该元件两端的电压U和流过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表征，以电压U为横坐标，以电流I为纵坐标，绘制I-U曲线，则该曲线称为该二端元件的伏安特性曲线。

电阻元件是一种对电流呈阻力特性的元件。

当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转化为其它形式的能量，例如热能、光能等，同时，沿电流流动的方向产生电压降，流过
电阻 R的电流等于电阻两端电压U与电阻阻值之比，即I?
UR
（1-1）
这一关系称为欧姆定律。

若电阻阻值R不随电流I变化，则该电阻称为线性电阻元件，常用的普通电阻就近似地具有这一特性，
其伏安特性曲线为一条通过原点的直线，如图1-1所示，该直线斜率的倒数为电阻阻值R。

线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标原点，说明在电路中若将线性电阻反接，也不会不影响电路参数。

这种伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。

白炽灯工作时，灯丝处于高温状态，灯丝的电阻随温度升高而增大，而灯丝温度又与流过灯丝的电流有关，所以，灯丝阻值随流过灯丝的电流而变化，灯丝的伏安特性曲线不再是一条直线，而是如图1-2所示的曲线。

半导体二极管的伏安特性曲线取决于PN结的特性。

在半导体二极管的PN结上加正向电压时，由于PN结正向压降很小，流过PN结的电流会随电压的升高而急剧增大；在PN 结上加反向电压时，PN结能承受和大的压降，流过PN结的电流几乎为零。

所以，在一定电压变化范围内，半导体二极
管具有单向导电的特性，其伏安特性曲线如图1-3所示。

图1-2 小灯泡灯丝的伏安特性曲线
图1-1 线性电阻元件的伏安特性曲线
图1-3 半导体二极管的伏安特性曲线
图1-4 稳压二极管的伏安特性曲线
稳压二极管是一种特殊的二极管，其正向特性与普通半导体二极管的特性相似。

加反向电压时，在电压较低的某范围内，电流几乎为零；一旦超出此电压，电流就会突然增加，并保持PN结上的电压恒定不变。

稳压二极管的伏安特性曲线如图1-4所示。

三、实验仪器和器材 1．电压表 2．电流表 3．直流稳压电源 4．实验电路板 5．线性电阻
6．半导体二极管 7．小灯泡
8．稳压二极管 9．导线
四、实验内容及步骤
1．测定线性电阻的伏安特性
本实验在实验板上进行。

分立元件R=200Ω和R=XXΩ普通电阻作为被测元件，并按图1-5接好线路。

经检查无误后，先将直流稳压电源的输出电压旋钮逆时针旋转，确保打开直流稳压电源后的输出电压在0V左右，然后再打开电源的开关。

依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-1中所列数值。

并将相对应的电流值记录在表中。

图1-5 测量线性电阻伏安特性的电路
表1-1 测定线性电阻的伏安特性
2．测量半导体二极管的伏安特性
（1）正向特性
将稳压电源的输出电压调到2V后，关闭电源开关，按图1-6接好线路。

经检查无误后，开启稳压电源。

调节电位器W，使电压表读数分别为表1-2中数值，并将相对应的电流表读数记于表1-2中。

为了便于作图，
在曲线弯曲部分可适当多取几个测量点。

表1-2 测定二极管的正向伏安特性
图1-6 测量半导体二极管的正向伏安特性
3．测定小灯泡灯丝的伏安特性本实验采用低压小灯泡作为测试对象。

按图1-8接好电路，并将直流稳压电源的输出电压调到0V左右。

经检查无误后，打开直流稳压电源开关。

依次调节电源输出电压为表1-4所列数值。

并将相对应的电流值记录在表1-4中。

注意在打开电源开关前一定先将电压调节旋钮逆时针调到电压最小的位置。

表1-3 测定小灯泡灯丝的伏安特性
图1-7 测量小灯泡灯丝的伏安特性
五、思考题
1. 通过比较线性电阻与灯丝的伏安特性曲线，分析这两种元件的性质有什么异同？
线性电阻伏安特性曲线为直线关于原点对称，电阻为定值，是双向元件；而灯丝伏安特性曲线为近S型，关于原点不对称，电阻随电压增大而增大，是非双向元件。

2. 什么叫双向元件？本实验所用的元件中哪些是双向元件，哪些不是？
伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。

线性电阻半是双向元件，导体二极管、小灯泡、稳压二极管不是双向元件
篇三：电学元件的伏安特性实验报告v1
实验报告
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常数。

n
，其中K、n是与该灯泡有关的
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
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-310 10Ω以下大到10Ω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。

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R?
VI
(5.1)
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
RX'?
VI
?
VX?VA
IX
?RX?RA
(5.2)
线路误差的绝对误差为
?RX?RX'?RX?RA
(5.3)
相对误差为
E内(RX)?
?RXRX
?RA
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'?RA。

由(5.3)式看出，当RA??RX'时(100RA??RX)，则
?RXRX
?1%，此时的线路误
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'?
VI?
VXIX?IV
?
1IXVX
?
11Rx
?1RV
RXRX?RV
2
?
IVVX
?
RVRXRX?RV(本文来自：小草范文网:伏安特性实验报告) (5.5)
此时线路误差的绝对误差为
?RX?RX'?RX??
(5.6)
线路误差的相对误差为
?RXRX
E外(RX)
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
RX?
RX'RVRV?RX'
?RXRX
(5.8)
当RX??RV时(100RX?RV)，
?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
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RV??RA。

，可得
RX?RX?
RARV时，|E外|?|E内|，采用内接法； 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?
VI
(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。