电阻的伏安特性曲线及电阻测定
线性与非线性电阻的伏安特性曲线
线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线一、实验原理当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻。
若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，该类元件称为线性元件。
若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。
一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线(见图1)。
从图上看出，直线通过一、三象限。
它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数VR。
I常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。
图1线性电阻的伏安特性图2晶体二极管的p-n结和表示符号晶体二级管又叫半导体二极管。
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。
如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。
加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体 (也叫n型半导体)；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴(空位)，这种半导体叫空穴型半导体 (也叫p型半导体)。
晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的p-n结构成的。
它有正、负两个电极，正极由p型半导体引出，负极由n型半导体引出，如图2(a)所示。
p-n结具有单向导电的特性，常用图2(b)所示的符号表示。
关于p-n结的形成和导电性能可作如下解释。
图3 p-n结的形成和单向导电特性如图3(a)所示，由于p区中空穴的浓度比n区大，空穴便由p区向n区扩散；同样，由于n区的电子浓度比p区大，电子便由p区扩散。
随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区(以Ө表示)；n区的电子减少，出现了一层带正电的粒子区(以⊕表示)。
伏安特性曲线的测量实验报告
伏安特性曲线的测量实验报告篇一：电路元件伏安特性的测量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。
线性电阻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，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，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。
伏安特性曲线
测量结果可以由电流表内阻RA修正
Rx R RA x
接入误差为
R x RA 100% Rx R R A x
②外接法 外接法电路中，由于电压 表内阻不为无穷大，电流 表测得的电流值为流经待 测电阻和电压表的电流之 和，因此也有接入误差。 电阻的测量值
V Rx A
E
U U R x I I x IV U R x RV U / Rx U / RV R x RV
实验条件： 电源电压取E=2V；电压表选3V档； 电流表选15mA档。
（2）在不通电的情况下连接电路（通电前 滑线变阻器应置于安全位置），调节滑线变 阻器，使电压表读数从0.000V~1.000V之间 变化，每间隔0.100V记录相应的电流值。 （3）使用坐标纸画出伏安特性曲线，并计 算U=0.55V时的静态电阻和动态电阻值。
R x
Rx RV Rx RV
测量结果可以由电压表内阻RV修正
R RV x Rx RV R x
接入误差为
R x R x 100% Rx RV
这里负号表示测量结果偏小。
③接入方法的选择 实际测量时，应选择接入误差小的接入法。 当两种接入法的接入误差相等时有
Rx RV RA Rx RV Rx
（2）在不通电的情况下连接电路（通电前 滑线变阻器应置于安全位置），调节滑线变 阻器，使电压表读数从0.000V~3.000V之间 变化，每间隔0.300V记录相应的电流值。
（3）使用坐标纸画出伏安特性曲线。 （4）根据伏安特性曲线计算电阻的测量值。 （5）对测量值进行修正，并计算接入误差。
2.测定二极管的正向伏安特性曲线 （1）使用外接法连接电路。
dU r dI
U
电阻元件的伏安特性曲线
6.注意电表正负接线。
7.实验操作完成后，关闭电源，检查整理好实验仪器。
8.预习报告、实验数据签字，下周同一时间上课前交实验报告，
课后取回。
外接
待测R
内接
100Ω
5000Ω
100Ω
5000Ω
电压表量
程
电流表量
程
I-U
I
U
IUI源自UIU量程
Rv
RX
RX0（修正
值）
R//RV
R+RA
1.2V
3V
6V
数据中任选一组计算
=
教材P74
+
其他电阻测量方法
1.电桥法
2.比较法
3.电表互测法
测量电压表内阻
测量电流表内阻
（1.最小二乘法计算RX）
2.R标准不确定度计算
不确定度来源：1.重复测量（最小二乘法）uA(R)
2.电表误差
a.分压式与限流式
b.替代法
3.误差分析
a.方法误差：
外接法与内接法
b.仪器误差
1
1
=
+
0 R
标称误差
|读数−真值|最大偏离
=
*100%=a%
量程
三.注意事项
1.注意用电安全！接线时关闭电源，打开开关。
2.选择合适的电表量程。
3.电表读数方法与估读。
4.滑动变阻器最小值接入电路（分压式），最大值（替代法）。
电阻元件的伏安特性曲线
一.实验目的
1.掌握基本电学仪器：安培计、伏特计、滑动变阻器、电阻箱、双刀双掷开关的使用方法。
电阻定律伏安特性曲线
电阻定律
1、内容：
同种材料的导体,其电阻R与它的长
度L成正比,与它的横截面积S成反比；
导体电阻与构成它的材料有关。
2、表达式:
R l
S
是比例常数，它与导体的材料有
关，是一个反映材料导电性能的物理 量，称为材料的电阻率。
电阻率()
1、反映材料导电性能的物理量 2、单位：欧姆·米 Ω·m 3、纯金属的电阻率小，合金的电阻率大 4、金属导体的电阻率随温度的升高而增大
锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小， 利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。
超导现象:有些物质当温度降低到绝对零度附近 时它们的电阻率会突然变为零。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻 率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制， 如改变温度、光照、掺入微量杂质等。
1．下列关于电阻率的叙述，错误的是 [ ] A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然
减小到零
B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料 做成的
C．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面 积和长度
D．材料的电阻率随温度变化而变化
4．一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积 为S，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值 仍为R？ [ ]
A．当L不变，S增大一倍时 B．当S不变，L增大一倍时
D．当L和横截面的半径都增大一倍时。
2．一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R。 把它拉制成直径为d／10的均匀细丝后，它的电阻 变为（ ）
A．R／1000 B．R／100 C．100R D．10000R
伏安特性曲线：导体的 I—U 图线
伏安特性曲线是研究导体电流和电 压关系的重要工具。
若导体的伏安特性曲线是过原点的直线， 则这种元件称为线性元件。
电阻伏安特性曲线实验报告
电阻伏安特性曲线实验报告电阻伏安特性曲线实验报告引言电阻是电路中最基本的元件之一，电阻伏安特性曲线则是描述电阻器在电流和电压之间的关系的重要工具。
本实验旨在通过测量不同电阻下的电流和电压，绘制电阻伏安特性曲线，并探讨电阻器的基本特性。
实验步骤1. 实验器材准备：准备好电源、电阻箱、电流表、电压表等实验仪器。
2. 搭建电路：将电源的正极与电阻箱相连，再将电阻箱与电流表相连，最后将电流表与电压表相连，形成一个简单的串联电路。
3. 调节电阻箱：根据实验要求，依次选取不同的电阻值，将电阻箱调节到相应的数值。
4. 测量电流和电压：在每个电阻值下，分别测量电流表和电压表的读数，并记录下来。
5. 绘制电阻伏安特性曲线：根据测得的电流和电压数据，绘制电阻伏安特性曲线。
实验结果与分析在实验过程中，我们选取了几个不同的电阻值进行测量，并记录下了相应的电流和电压数据。
通过这些数据，我们绘制了电阻伏安特性曲线。
从曲线可以看出，电阻和电流之间呈线性关系，即符合欧姆定律。
根据欧姆定律，电阻的阻值等于通过它的电流与电压之比。
因此，我们可以通过测量电流和电压，计算出电阻的阻值。
此外，从曲线的斜率可以得出电阻的阻值。
斜率越大，说明电阻越小；斜率越小，说明电阻越大。
这与我们在电路中常见的情况相符：电阻越小，通过的电流越大。
实验误差的讨论在实验中，我们可能会遇到一些误差，影响实验结果的准确性。
以下是一些可能的误差来源和讨论：1. 仪器误差：电流表和电压表有一定的测量误差，这可能会导致实际测量值与理论值之间存在一定的差异。
为了减小仪器误差，我们可以使用更精确的测量仪器。
2. 电源波动：电源的电压可能存在一定的波动，这也会对实验结果产生影响。
为了减小电源波动带来的误差，我们可以使用稳压电源或者进行多次测量取平均值。
3. 电阻内部结构：电阻器内部结构的不完美也可能导致实验结果的误差。
例如，电阻器的接触不良、温度变化等因素都可能影响电阻的阻值。
伏安特性实验报告结论(3篇)
第1篇一、实验概述伏安特性实验是电学基础实验之一，旨在通过测量电学元件在电压与电流作用下的关系，绘制出伏安特性曲线，从而分析元件的电阻特性。
本实验采用逐点测试法，对线性电阻、非线性电阻元件的伏安特性进行了测量和绘制。
二、实验目的1. 理解伏安特性曲线的概念，掌握伏安特性曲线的绘制方法。
2. 通过实验验证欧姆定律，了解电阻元件的伏安特性。
3. 分析非线性电阻元件的特性，掌握其应用领域。
三、实验原理1. 伏安特性曲线：在电阻元件两端施加电压，通过电阻元件的电流与电压之间的关系称为伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分为线性电阻和非线性电阻。
2. 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，斜率代表电阻值。
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。
3. 非线性电阻：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。
四、实验步骤1. 准备实验仪器：直流稳压电源、直流电压表、直流电流表、电阻元件、导线等。
2. 连接实验电路：将电阻元件与直流稳压电源、直流电压表、直流电流表连接成闭合回路。
3. 测量电压与电流：逐步调节直流稳压电源的输出电压，记录对应的电流值。
4. 绘制伏安特性曲线：以电压为横坐标，电流为纵坐标，将实验数据绘制成曲线。
五、实验结果与分析1. 线性电阻伏安特性曲线：实验结果表明，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。
斜率代表电阻值，与实验理论相符。
2. 非线性电阻伏安特性曲线：实验结果表明，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。
在低电压下，电阻值较小，随着电压的增大，电阻值逐渐增大，直至趋于饱和。
这与实验理论相符。
3. 伏安特性曲线的应用：通过伏安特性曲线，可以分析电阻元件在不同电压下的电阻值，从而了解电阻元件的电阻特性。
在工程实践中，伏安特性曲线对于设计电路、选择电阻元件具有重要意义。
伏安特性曲线
（一）线性电阻的伏安特性曲线由图可知，伏安特性曲线的斜率为0.9944，故实验测得线性电阻阻值为1/994.4=1005.6Ω。
实际电阻的标称值为1000Ω，相对误差为E=(|1000-1005.6|/1000)*100%=0.56%。
误差原因：实验中采用电流表内接法，电压表的读数包括了电流表的压降，因此计算所得电阻为电流表内阻和线性电阻之和，偏大。
（二）半导体二极管伏安特性曲线 1、正向特性U/V 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 I/mA 1.992 3.976 5.956 7.953 9.947U/V 0.20 0.40 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 I/mA0.004 0.004 0.013 0.023 0.042 0.084 0.173 0.3592、反向特性U/V 2.00 4.00 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 I/mA 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 8.034（三）理想电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 10.032 10.032 10.031 10.030 10.030（四）实际电压源伏安特性曲线I/mA 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0U/V 9.406 8.853 8.545 7.842 7.421由公式U=Us-IRs，伏安特性曲线的斜率为电源内阻，可求得实际电源内阻49.8Ω.实验中，实际内阻为51.2Ω，相对误差为E=|51.2-51|/51*100%=0.39%。
误差原因：实验中采用电流表外接法，电流表的读数包括了电压表中的电流，因此，根据公式U=Us-IRs计算所得电阻值偏小。
伏安法测电阻
伏安法测电阻实验报告一、实验目的：1.学会设计用伏安法测电阻的实验电路。
2.掌握各种电阻原件伏安特性曲线的测量方法。
3.学会用作图法处理实验数据。
二、实验原理：1.线性元件和非线性原件当一电阻元件两端加上不同的直流电压U时，元件内则有相应的电流I流过，以电流I为纵坐标，电压U为横坐标，做出I−U关系曲线，这便是该电阻元件的伏安特性曲线。
通常情况下，导电金属丝，碳膜电阻，金属膜电阻等，其伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图（1）所示。
这类元件称为线性元件，其阻值是一个不随I,U变化的常量。
对于像晶体二极管，热敏电阻等元件，他们的伏安特性曲线不是一条直线，这类元件称为非线性元件，其阻值不是一个常量。
图（1）2.测量电路的选取利用伏安法测电阻常采用如下图所示的两种类型测量电路。
由图可以得出，测量电路的选取在于电源的选取，变阻器R的选取和电表的选取以及连接方式等几方面。
（1）电源的选取实验时常用的直流电源有三种：直流稳压电源，直流稳流电源和固定电压源（如干电池等）。
实验时电源的选取应使所选电源的额定电压和额定电流同负载的额定电压和额定电流相同或稍大较为理想，余量过大浪费电能，会使调节变粗，若使用不慎也易损坏电表。
（2）变阻器的选取与连接方式变阻器的用途是控制电路中的电压和电流，使其达到某一指定的数值，或使其在一定范围内连续变化。
为此，实验中常用变阻器组成分压电路和限流电路，如上图所示。
分压电路是通过变阻器R的滑动端的移动来改变R X两端的电压；限流电路是通过改变变阻器R的阻值来改变电路中电流的。
实验中如能选用合适的直流稳压电源或是稳流电源，一般可不采用变阻器控制电路。
如选用固定电压电源，则需用变阻器来调节R X两端的电压和通过它的电流。
变阻器的连接方式按如下考虑：如所选电源的额定电流大于负载R X的两倍以上，宜选用分压电路。
该电路调节的范围宽且可以调为零值。
实验中希望改变R时，负载R X两端的电压变化要尽量均匀，否则调节困难，给实验带来不便。
伏安特性的测定实验报告-伏安特性曲线实验报告思考与讨论
电工实验报告本学院：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：、实验名称：伏安特性的测定二、实验目的：1、熟悉电工综合实验装置；2、掌握几种元件的伏安特性的测试方法，加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解；3、掌握实际电压源使用调节方法；4 、学习常用直流电工仪表和设备的使用方法。
三、实验原理电路元件的伏安特性一般用该元件上的电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U=f(I) 来表示。
伏安特性以U和I分别作为纵坐标和横坐标绘制成曲线，即伏安特性曲线或外特性曲线。
电路元件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法(伏安表法) 。
四、实验步骤及任务1、测试线性电阻R 的伏安特性曲线电路电路图：图1-1-2 测试线性电阻R 的伏安特性仿真截图：2, 测试二极管的伏安特性线路电路图：图1-1-4 测试二极管的伏安特性五、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？（画图并说明）答：伏安特性曲线，有电流表外接和内接。
当电流表外接时：由于电压表的分流作用，有欧姆定律可知，R测<R真。
所以分流越小，误差越小，所以这个适合用来测量小电阻。
即R<<Rv. 当电流表内接时：由于电流表的分压作用，由欧姆定律，R测>R真。
所以分压越少，误差越小，所以这个适合用来测量大电阻。
R>>RA.六、实验结论及收获实验结论以及数据处理：1，线性电阻的的伏安特性曲线为过原点的一条直线，也说明它为线性电阻，电压变化与电流变化是正比关系。
2，二极管的伏安特性曲线为一条曲线，所以为非线性元件。
由图可见，当加二极管上正向电压较小时，正向电流几乎等于0，只有当其两端电压超过某一数值时，正向电流才明显增大。
在此实验数据中加正向电压<0.7V 时, 电流随电压变化较缓慢,当电压超过0.7V时,电流随电压变化很快。
20实验原理：金属电阻率 伏安特性曲线
厦门一中2017级高二（上）物理练习 编者：cbq 审核：hzj 自编练习21测定金属的电阻率 实验报告班级 姓名 座号一、【实验目的】1．掌握伏安法测电阻，知道内接法与外接法的区别 2．学会使用螺旋测微器，能准确读数 3．测定金属的电阻率 二、【实验原理】 1．伏安法测电阻原理 ①电流表外接法（1）R 测= R 真= （2）误差原因 （3）测量值比真实值偏（4）使用外接法的条件： ②电流表内接法（1）R 测= R 真= （2）误差原因 （3）测量值比真实值偏（4）使用内接法的条件：2．螺旋测微器读数原理螺旋测微器（千分尺）是长度测量工具，用它测长度可以准确到0.01mm ，测量范围为几个厘米。
螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。
因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm ，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm ，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm 。
可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm ，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm 。
由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，又名千分尺。
测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。
这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。
部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读）。
即有：测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度（注意单位为mm ）。
如图：固定刻度示数为1.0mm ，不足半毫米部分从可动刻度上读的示数为19.4格，最后的读数为：1.0+19.4×0.01mm=1.194mm使用螺旋测微器应注意以下几点：①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。
电学实验(一)电阻的测量及伏安特性曲线
A E
R
B s
四、滑动变阻器的限流式和分压式电路
限流式 可调范围 变阻器 电能损耗
Rx E~E Rx R
分压式
0~ E
较小阻值 较大
较大阻值 较小
若实验要求电压从零开始变化，应选择分压式电路 如无此要求，即 R＞10Rx，应选择限流式电路
R＜10Rx，应选择分压式电路
如图所示是将滑动变阻器作为分压器用的电 路,A、B为分压器的滑片放在变阻器的中央,下列 判断哪些正确( ABC) A.空载时输出电压为UAB=UCD/2
用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:
A.待测电阻Rx：范围在5—8Ω，额定功率1W B.电流表A1：量程0—0.6A（内阻0.2Ω） C.电流表A2：量程0—3A（内阻0.05Ω） D.电压表V1：量程0—3V（内阻3KΩ） E.电压表V2：量程0—15V（内阻15KΩ） F.滑动变阻器R：0—100Ω G.蓄电池：电动势12V H.导线，电键. 为了较准确的测量，并保证器材安全，电流 表应选 ，电压表应选 ，并画出电路 图。
分析： 先确定测量电路 额定电压Um= PRx 8V ≈2.8V，应选电压表V1 额定电流Im=
P 1 A Rx 5
≈0.45A，应选电流表A1
由 RA RV 24.5 Ω＜Rx知，应选外接法 再确定控制电路 由R=100Ω＞10Rx知，应选择限流式电路 其电路图如图所示。
有一待测电阻Rx，阻值约为5Ω，允许最大功率为1.25W，现 欲比较精确的测定其阻值。除待测电阻外，备用器材及规格 如下： ⑴电压表（0～3V～15V）3V量程内阻约为3kΩ；15V量程内 阻为15 kΩ； ⑵电流表（0～0.6A～3A）0.6A量程内阻为1Ω；3A量程内阻 为0.25Ω； ⑶滑动变阻器（20Ω，1A）； ⑷滑动变阻器（2kΩ，1.5A）； ⑸蓄电池组（6V，内阻不计）； ⑹电键、导线。 试画出测量该电阻的实验原理图，并标出个表应选的量程。
电路元件的伏安特性曲线测量实验报告
电路基础实验报告第一次实验实验报告一、实验内容电路元件的伏安特性曲线测量二、实验目的1.学习并测量电路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曲线的逐点测试法，了解非线性元件的伏安特性曲线；3.掌握使用直流稳压电源和直流电压表的、直流电源表的方法.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征，该曲线称为该元件的伏安特性曲线.线性电阻器是理想元件，在任何时刻它两端的电压与其电流的关系服从欧姆定律；非线性元件的伏安特性曲线不是一条通过原点的直线，它在I-U平面上的特性曲线各不相同. 四、实验仪器电阻箱，直流稳压电源，导线五、实验内容（一）测定电阻的伏安特性曲线1.实验电路图如下：2.按照电路图连接电路，检查无误后接通电源；3.调节输出细调旋钮，调节输出电压，并记录电压表和电流表示数；4.数据记录及处理U/V 0.275 0.381 0.411 0.453 0.540 0.641 0.702 0.775 0.878 0.927 I/mA 2.7 3.7 4.0 4.5 5.3 6.3 7.0 7.7 8.7 9.2根据所得数据做出电阻伏安特性曲线如下图所示（MATLAB绘制）：计算得到定值电阻的阻值为99.80Ω（二）测量二极管的伏安特性曲线1.正向电压条件下(1)实验电路图如下：(2)按照电路图连接电路，检查无误后接通电源；(3) 调节输出细调旋钮，调节输出电压，并记录电压表和电流表示数；（注：正向电流不超过25mA，电压在0~0.75V内调节；在二极管阻值变化明显的区域（0.5~0.75V），应取较多的测量点）；(4)二极管正向电阻数据记录U/V 0.182 0.225 0.346 0.367 0.383 0.416 0.437 0.461 0.479 0.486 I/mA 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.012 0.020 0.036 0.054 0.065 U/V 0.500 0.505 0.515 0.530 0.541 0.550 0.565 0.569 0.575 0.584 I/mA 0.089 0.100 0.126 0.179 0.229 0.278 0.388 0.424 0.475 0.579 U/V 0.589 0.595 0.598 0.601 0.605 0.612 0.613 0.621 0.626 0.628 I/mA 0.652 0.733 0.785 0.837 0.900 1.050 1.082 1.286 1.427 1.524 U/V 0.632 0.639 0.642 0.647 0.652 0.658 0.660 0.664 0.668 0.672 I/mA 1.640 1.947 2.15 2.34 2.62 2.96 3.14 3.40 3.72 4.05 2.反向电压条件下实验注意要点：测定反向特性时，互换稳压电源的输出端正、负连线，调节直流稳压电源，从0V开始缓慢地增大负向电压最大不超过30V.实验数据记录如下（由于电流表精度不足，数据测量较少且猜测误差较大）：U/V 19.32 13.20 7.52 1.94I/mA 0.006 0.005 0.004 0.003（三）测量稳压二极管的伏安特性曲线1.正向情况下(1)实验电路图如下：(2)按照电路图连接电路，检查无误后接通电源(3)调节输出细调旋钮，调节输出电压，并记录电压表和电流表示数(4)稳压二极管正向电阻数据记录：U/V 0.003 0.007 0.011 0.016 0.021 0.025 0.028 0.034 0.037 0.040 I/mA 0.59 1.00 1.41 1.99 2.50 2.98 3.27 3.97 4.28 4.69 U/V 0.046 0.049 0.053 0.054 0.058 0.063 0.067 0.069 0.074 0.080 I/mA 5.27 5.68 6.06 6.17 6.61 7.23 7.66 7.81 8.35 9.04 U/V 0.084 0.089 0.095 0.100 0.108 0.118 0.132 0.141 0.153 0.163 I/mA 9.48 10.03 10.71 11.31 12.19 13.22 14.84 15.81 17.19 18.34 U/V 0.169 0.178I/mA 19.03 19.95正向曲线如下：2.反向情况下(1)测定反向特性时，互换稳压电源的输出端正、负连线，调节直流稳压电源注：正反向电流不超过20mA(2)稳压二极管反向电阻数据记录:U/V -0.009 -0.013 -0.021 -0.024 -0.030 -0.032 -0.037 -0.046 -0.052 -0.062 I/mA -1.27 -1.68 -2.53 -2.91 -3.51 -3.74 -4.32 -5.27 -6.00 -7.09 U/V -0.066 -0.074 -0.082 -0.088 -0.094 -0.104 -0.109 -0.112 -0.120 -0.128 I/mA -7.58 -8.46 -9.36 -10.04 -10.73 -11.82 -12.41 -12.67 -13.57 -14.46 U/V -0.134 -0.139 -0.144 -0.152 -0.158 -0.165 -0.173 -0.176I/mA -15.15 -15.75 -16.31 -17.23 -17.97 -18.69 -19.60 -19.96反向曲线如下：将正向反向图画到一张图中：注：曲线使用了拟合程度更高的自然对数二次方回归.六、注意事项1.测量时，直流稳压电源输出电压应该从0V开始缓慢增大，应时刻关注电流表和电压表示数，随时记录实验数据；2.进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，及时更换量程；仪表的极性也不可接错；3.理解区分二极管正向和反向特性曲线.七、思考1.如何计算线性电阻和非线性电阻的电阻值对于线性电阻，可以利用伏安法多次测量后作出伏安特性曲线，利用伏安特性曲线求出电阻；对于非线性电阻，同样可以通过实验绘制它的伏安特性曲线，然后在曲线上读出在某一电压电流条件下该非线性电阻的电阻值.2.分析常见元件的伏安特性曲线a.线性电阻的伏安特性曲线：由图中可以看出，线性电阻在加正向和反向压时，其伏安特性曲线都是一条直线，这说明线性电阻的阻值始终是一定值，其数值为伏安特性曲线斜率的倒数.b.钨丝电阻的伏安特性曲线：由图中看出，钨丝电阻在电压较小所加电压的的情况下电阻呈线性变化，随着所加电压增大，伏安特性曲线上点的切线斜率逐渐减小，电阻逐渐增大，在加反向电压时情况相似.c.普通二极管的伏安特性曲线：二极管在正向反向所表现出的电阻特性不同：二极管两端加正向电压时，随着所加电压的增大，二极管伏安特性曲线切线斜率变化趋势为逐渐递增，说明二极管在所加电压为正向的情况下，随着电压的增大，二极管电阻慢慢减小.二极管两端加反向电压时，随着所加电压的增大，二极管伏安特性曲线切线斜率变化趋势为逐渐递减，说明二极管在所加电压为反向的情况下，随着电压的增大，二极管电阻慢慢增大.d.稳压二极管的伏安特性曲线：稳压二极管在正向反向所表现出的电阻特性也有所不同：在稳压二极管两端加正向电压时，二极管电流随电压增大变化明显，并且随着所加电压的增大，二极管伏安特性曲线切线斜率变化趋势为逐渐递增，说明二极管在所加电压为正向的情况下，随着电压的增大，二极管电阻慢慢减小.在稳压二极管两端加反向电压时，在电压逐渐增大的过程中，在某一范围内电压增大过程中，电流变化微小；当电压到一定值时，电流变化较大，且随电压的增大，电阻减小.3.如果误将电流表并联到电路中，会出现什么后果由于电流表电阻比较小，会导致短路，可能会损坏仪器.4.假如在测量二极管的伏安特性曲线的实验中，漏接限流电阻R，会出现什么后果测量过程中，由于所加电压的不断增大，二极管电阻会不断减小. 如果漏接限流电阻，会导致电路中电流过大，可能损坏实验仪器，造成危险.5.本实验中，用伏安法测量电阻元件的伏安特性的电路模型采用如下图(a)所示。
伏安特性曲线实验报告
伏安特性曲线实验报告
实验目的：探究电阻中通过电流与电压的关系，并绘制伏安特性曲线。
实验器材：电源、电阻、导线、电流表、电压表
实验原理：欧姆定律说明了电阻中通过的电流与电压之间的关系。
电阻的阻值可以用来描述电阻对通过的电流的阻碍程度。
根据欧姆定律，电流I等于通过电阻的电压V除以电阻的阻值R，即I=V/R。
实验步骤：
1. 将电源接通，设置合适的电压值。
2. 将电流表和电压表连接在电阻上，确保电路连接正确。
3. 逐渐增加电流的大小，同时记录下对应的电压值。
4. 根据测得的电流和电压数据，计算出电阻R和对应的电流I。
5. 将电流I与电压V绘制在坐标纸上。
实验结果：根据实验测得的数据，计算出电阻R和对应的电
流I，然后将这些数据绘制到坐标纸上得到一条曲线。
该曲线
即为伏安特性曲线。
实验讨论：根据实验结果可以观察到，当电阻中的电流增大时，电压也相应增大。
这是因为根据欧姆定律，通过电阻的电流与电压成正比关系。
而电阻的阻值越大，电流越小，电压也越小。
实验结论：实验结果证明了欧姆定律的正确性，即电阻中通过
的电流与电压成正比关系。
通过绘制伏安特性曲线可以直观地展示电阻的特性，并可以用来计算电阻的阻值。
非线性电阻元件伏安特性曲线的测定
非线性电阻元件伏安特性曲线的测定
非线性电阻是相对于线性电阻而言的。
前面我们学习了线性电阻的特点是其电阻值不随其两端电压或电流而变，或者说其伏安特性可用欧姆定律来表示，是在U-I平面上一条通过原点的直线。
而非线性电阻是指加在它两端的电压与通过它的电流之比值不是常数，其伏安特性不再是一条直线而是遵循某种特定的非线性函数关系。
通过非线性电阻的伏安特性很难用数学公式精确表达出来，而是借助于试验结果获得近似的非线性函数关系。
1．举例
非线性电阻元件在现代工业中应用非常广泛，例如各种半导体器件的伏安特性都是非线性的，如图所示就是半导体二极管的伏安特性。
非线性电阻的图形符号如图所示。
2．描述方法
一般来说，非线性电阻的伏安特性可以用下列函数关系来表示
或
对于前面一个式子来说，非线性电阻两端电压是其电流的单值函数，我们把这种非线性电阻称为电流掌握的电阻；对于后面的式子来说，电阻中的电流是电阻两端电压的单值函数，称之为电压掌握的电阻。
上述所介绍的半导体二极管则是属于一种“单调型”的元件，它同时是电流掌握又是电压掌握的非线性电阻元件。
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实验原理
由于电压表内阻已知，因此采用电压表 内接法测量
RV 10
7
V 测量I R I RV
IR I
测量电路图(电压表内接)
可调电阻 （220Ω） 待测电阻
直流电源 （12V）
可调电阻 （4.7kΩ）
电源电压 12V
接线实物图
电压表
4.7KΩ
电流表
接电源正极
220Ω
接电源负极
数据单
i
Vi(V) Ii (mA) Ii+1-Ii (mA) IR (mA)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
上机原始数据记录（不需要截位）： r= a= b= , , Ua= Ub = , 。
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Vi(V)
Ii (mA)
0
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Ii+1-Ii (mA)
IR (mA)
y 表示IR；x 表示V ，做 y=a+bx 线性拟合；则斜率 b=1/R
上机数据记录： r, a, b, Ua, Ub
电源电压 12V 初始位置：RH1 分压最小， RH2 限流最大
仪器条件记录
量程 电流表 电压表
Δ
分度值
读数误差
20 mA
0.16mA 0.01mA 0.01mA
60V
0.05V
0.01V
0.01V
数据测量
通过改变可调电阻RH1、RH2 的阻值，记录待测电 阻 R 两端电压为 0～10V 时的电流值
上海工程技术大学
物 理
实
验
电阻的伏安特性曲线及电阻测定
实训楼2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ09室，67791039 Email: phylab@ 网站:
实验目的
本实验用电流表、电压表测量电阻的伏 安特性曲线及其阻值。
实验仪器
待测电阻、实验接线板、可调电阻（两个）、 稳压电源、万用表（两个）、导线若干