电路理论实验讲义

实验一电路元器件伏安特性的测试一、实验目的1、认识常用电路元件。

2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。

3、掌握仪器、仪表的使用方法。

二、实验仪器1、RXDI-1A电路原理实验箱１台2、万用表１台三、实验原理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示，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。

图11、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，图1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2、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中b所示。

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几伏至几十伏时，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，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。

3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性特别，如图1中c所示。

在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。

注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。

四、实验内容及步骤1、测定线性电阻器的伏安特性按图2接线，调节直流稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢地增加，记下相应的电压表和电流表的读数。

图2 图32、测定半导体二极管IN4007的伏安特性按图3接线，R为限流电阻，测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，正向压降可在0～0.75V之间取值。

特别0.5～0.75V之间应多取几个测量点。

测反向特性实验时，只需将图3中的二极管D反接，且其反向电压可加至24V。

3、测定稳压二极管的伏安特性将图3中的二极管IN4007换成稳压二极管2CW55，重复实验内容2的测量。

4、根据各实验数据（数据见表1、表2、表3、表4、表5），分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。

（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），根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性，做必要的误差分析。

五、实验数据及结果表1线性电阻特性实验数据U(V)I(mA)表2二极管正向特性实验数据表3二极管反向特性实验数据表4稳压二极管正向特性实验数据表5稳压二极管反向特性实验数据六、注意事项进行不同实验，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性不能接错。

七、思考题用电压表和电流表测量元件的伏安特性时，电压表可接在电流表之前或之后，两者对测量误差有何影响？实际测量时应根据什么原则选择？实验2 电路元件的识别和万用电表的使用一、实验目的1、学会识别电阻器、电感器、电容器以及二极管、三极管等元件产品上的标称。

2、学会使用万用电表简单判别电阻器、电感器、电容器以及二极管、三极管等元件的好坏。

二、实验仪器模拟万用电表、数字万用电表、若干电阻器、电感器、电容器以及二极管、三极管元件实物。

三、实验原理1 电阻器1.1 电阻的表示方法①电阻规格的直标法直标法是直接将电阻的类别和主要技术参数的数值标注在电阻的表面上。

②电阻的色环表示色环表示法有两种形式：四道和五道色环表示法；四道色环，第1、2色环表示阻值的第一、第二位数字，第3色环表示前两位数字再乘以10的方次，第4色环表示阻值的容许误差。

五道色环，第1、2、3色环表示阻值的3位数字，第4色环表示前3位数字再乘以10的方次，第5色环表示阻值的容许误差。

1至4道（4色标为3道）色环是均匀分布的，另外一道是间隔较远分布的，读取色标应该从均匀分布的那一端开始。

也可以从色环颜色断定从电阻的那一端开始读，最后一环只有三种色。

③电阻额定功率的直接标识方法。

如图所示。

1.2 测量电阻的方法。

判断电阻是否正常最方便的办法就是使用万用表，用万用表的两个表笔直接测量电阻的两端就可以了。

1.3 电阻器常见故障①阻值变化，一般都是变大。

用万用电表可以查出，故障无法修理只有换新。

②断路，用万用电表测量表针指示无穷大。

③内部接触不良。

工作时有微小跳火花现象，给仪器带来杂音、噪声、时好时坏；只能在坏时检查并作更换。

1.4 电阻损坏的特点：以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。

其损坏的特点一是低阻值（100Ω以下）和高阻值（100kΩ以上）的损坏率较高，中间阻值（如几百欧到几十千欧）的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。

圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹。

水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹。

保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。

根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。

2 电容器电容器它的代表符号为C，单位是法拉（符号F）。

其主要参数有：标称容量、容许误差等级、工作电压（耐压）。

1F=1000000μF（微法），1F=1000000PF（微微法）电容器的误差等级容许误差±2% ±5% ±10% ±20% ±30% +50%~-20% +100%~-10%级别02 ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ字母G J K M N S P 表示方法有直标法、色环法和数码法。

色环法及色环代表的意义同电阻器相同。

数码法一般用三位数表示，从左算起，第1、2位数字为容量的第一、第二位数字，第3位数字表示前两位数字再乘以10的方次，数码法的电容量单位为PF，通常在三位数后用字母表示误差。

电解电容：体积小、容量大，但它有极性，极性不可以接错，而且容量数值不稳、漏电较大，容易老化，即使长期不用也容易变质容量减退。

用万用电表的电阻档测量电解电容时，电表指针摆动到一定的数值后，应当返回起点或接近起点；指针摆动的幅度越大表示电容容量越大，指针返回起点时离起点越近表示电容漏电越小、绝缘电阻越大；若指针不摆动或摆动后不返回，则表示电容器已断路或短路损坏。

电容器常见故障主要是断路、短路、容量减退、漏电。

大容量电容器可用万用电表查找，方法同“电解电容”。

小容量电容器除短路、严重漏电外，其它故障用普通万用电表不易检查。

有些机械万用电表具有测量电容的档，但要外加电源（使用方法参见万用电表的说明书），有些数字万用电表（包括数字式电容表）具有直接测量电容的档。

3 电感元件电感元件概括起来可分两大类：一类为自感式线圈，另一类为互感式变压器，电路图上用L表示电感。

电感量（自感系数）单位是亨利，用H用表示。

线圈是只有一个绕组并靠自感原理工作的元件，它一般由绕组、骨架和导磁芯三部分组成。

电感的标值有色标也有色点，这些都跟电阻的色标识别类似，还有直接标注的。

变压器是利用两个线圈绕组的互感原理来传递电信号和电能的器件，它一般由绕组线圈、骨架和铁芯三部分组成。

变压器绕组和圈数，直接关系到变压比、电流比、阻抗比以及高频电路里的谐振频率等。

电路图上一般用B或T表示。

3.1 线圈常见故障主要是断线、短路、线匝松动。

线圈断线可用万用电表欧姆档进行检查，在修理时可部分或全部重绕；线圈断线也时常发生在接线端子（如脱焊或受力而断线），要仔细观察就能发现。

线圈短路大多是由于受潮后线的绝缘力降低而被击穿，由于一般线圈电阻小而用万用电表不易发现线圈短路（特别是局部短路），最好的办法是用Q表或电桥等仪器进行测量，看其电感值和Q值是否和正常值一致，在修理时可重绕或将短路处填以适当的绝缘材料。

线圈线匝松动较轻时可用绝缘胶水加固，较重时（有部分乱线或全部乱线）可部分或全部重绕。

3.2 变压器常见故障主要是断路、短路、漏电，断路时无输出电压，初级输入电流很小或无输入电流，可用万用电表欧姆档进行检查，在修理时可部分或全部重绕线圈。

变压器线圈发生短路或严重漏电时，所产生的现象是变压器温度过高、有焦臭味、冒烟、输出电压降低，须将短路的线圈拆除重绕。

4晶体极管（晶体极管包括晶体二极管和晶体三极管。

）4.1晶体二极管的主要参数（ MC ）二极管能承受的最高频率。

通过 PN 结交流电频最高工作频率 fM率高于此值，二极管将不能正常工作。

最高反向工作电压 V（ V ）--- 二极RM管长期正常工作时，所允许的最高反压。

若越过此值， PN 结就有被击穿的可能，对于交流电来说，最高反向工作电压也就是二极管的最高工作电压。

最大整流（mA）---二极管能长期正常工作时的最大正向电流。

因为电流通过二极电流 IOM管时就要发热，如果正向电流越过此值，二极管就会有烧坏的危险。

所以用二极管整流时，流过二极管的正向电流（既输出直流）不允许超过最大整流电流。

1.4.2 晶体三极管的主要参数半导体三极管是内部含有两个PN结、外部具有三个电极的半导体器件。

有PNP和NPN形式。

表征晶体管性能的电参数很多，主要分为两大类，一类是运用参数，表明三极管在一般工作时的参数；另一类是极限参数，表明了三极管的安全使用范围。

前者主要包括电流放大系数、截止频率、极间反向电流等；后者包括击穿电压、集电极最大允许电流、集电极最大耗散功率等。

四、实验内容1．电阻器的识别2．用万用电表测量电阻器3．电容器的识别4．用万用电表测试电容器5．电感器的识别6．用万用电表测试电感器7．二极管的正、负极的判别8．机械万用电表判断二极管的正负极：9. 晶体二极管的简易测试：1）判断二极管的好坏：把万用电表拨到R×1000Ω的档上，用万用电表测量二极管的正反向电阻，好的二极管正向电阻值通常是：锗管是500Ω～2KΩ，硅管是3KΩ～10KΩ，反向电阻值通常是大于100KΩ（硅管更大一些）；正向电阻越少越好，反向电阻越大越好。

若测得反向电阻值很小，说明二极管已经失去单向导电的作用；若测得正反向电阻值很大，说明二极管已经损坏（接近断路）。

2）用数字式万用表测量二极管一般数字式万用表上都有二极管测试挡。

例如，DT890D型数字万用表，但其测试原理与采用模拟式万用表测量电阻完全不同，它实际上测量的是二极管的直流电压降。

当二极管的正负极分别与数字万用表的红黑表笔相接时，二极管正向导通，万用表上显示出二极管的正向导通电压UD（门限电压或者称为接通电压）。

若二极管的正负极分别与数字万用表的黑红表笔相接，二极管反向偏置，表上显示一固定电压，约为2.8V。

10.晶体三极管管型和管脚的判别：1）判别管型和基极（ｂ极）：根据晶体管Ｐ－Ｎ结正向电阻小、反向电阻大的特点，可以判别管子的基极和管子的类型（是ＰＮＰ型还是ＮＰＮ型）。