测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线
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)。
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。
表1-1 测定线性电阻的伏安特性U （V ） 0 1 2 3 4 5 6 78 9 10I （mA ） 011.982.993.984.975.966.967.968.949.942．测定白炽灯泡的伏安特性将图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。
实验一 线性与非线性元件伏安特性的测定
实验一 线性与非线性元件伏安特性的测定一、实验目的1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测试技能。
2．学习直流稳压电源、直流电压表、电流表的使用方法。
３.加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解，验证欧姆定律.二、实验原理电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。
当电流通过电阻元件时，必然要消耗能量，就会沿着电流流动的方向产生电压降，电压降的大小等于电流的大小与电阻值的乘积。
电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。
IR U = （1-１） 上式的前提条件是电压U 和电流I 的参考方向相关联，亦即参考方向一致。
如果参考方向相反，则欧姆定律的形式应为IR U -= （１—２) 电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的,也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关,因此电阻元件又称为“无记忆”元件.当电阻元件R 的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R 两端的电压与流过它的电流成正比例.我们把符合这种条件的电阻元件称为线性电阻元件。
反之，不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。
任一二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U =f(I ）来表示，即用U —Ｉ平面上的一条曲线来表征,这条曲线称为该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中（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是一条经过坐标原点的曲线，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，它们的伏安特性如图1－1中（b)、（c ）、（d ）.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.线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，为所有线性电阻元件所具备。
《线性和非线性电阻的伏安特性测量》实验报告,2023
《基础物理实验》实验报告实验：线性和非线性电阻的伏安特性的测量姓名：学号：班级：成绩：合作者：指导教师：日期：2022 年____月____日【注意事项】（在开始实验操作前请仔细阅读以下说明）1．测量时，可调稳压电源的输出电压由0 V缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表的读数，切勿超过规定值。
2．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。
【预习题】1. 下图分别为纯电阻、白炽灯泡、普通二极管、稳压二极管的伏安特性曲线，请根据伏安特性曲线分析各种电阻有什么特点？答：纯电阻：纯电阻的伏安特性是一条直线，电压与电流成线性关系，电阻数值恒定，为线性电阻。
白炽灯泡：白炽灯泡的伏安特性是关于原点对称的曲线，其斜率由小变大，说明其电阻值由小变到大，白炽灯泡为非线性电阻。
普通二极管：二极管加反向电压时，流过二极管的电流很小，几乎为0，说明电阻非常大，趋于断路；当二极管加正向电压时，刚开始电流变化较小，但电压大于一定值时，电流会随电压的缓慢升高而急剧增大，说明电阻急剧变小，二极管为非线性电阻。
稳压二极管：稳压二极管的正向特性与普通二极管的正向特性相似。
加反向电压时，在某范围内的电压，电流较小；一旦超出一定电压，电流就会突然增加，而稳压二极管上的电压几乎恒定不变。
说明电阻刚开始非常大，随着电压增大，一旦达到一定值时，电阻急剧减小，稳压管为非线性电阻。
2. 电流表内接方式和电流表外接方式分别适用于什么情况？答：电流表内接方式适用于待测电阻值远大于电流表的内阻。
电流表外接方式适用于待测电阻值远小于伏特表的内阻。
【实验目的】1．学习由测量电压、电流求电阻值的方法（伏安法）。
2．通过对二极管伏安特性的测量，了解非线性电学元件的导电特性。
3．学习减少伏安法中系统误差的方法。
【实验仪器】【实验内容与步骤】1．测定线性电阻的伏安特性（1）确定采用外接（内接、外接）法测伏安特性，并按图接线。
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。
实验一电路元件伏安特性的测绘
实验一 电路元件伏安特性的测绘一、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。
4. 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，但其反向特性较特别，如图1-1中d 所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当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，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
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。
三、实验设备U(V)( )四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图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 、I 。
电工技术实验讲义
班级姓名学号成绩实验一电路元件伏安特性的测绘一、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2-5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2-5中b曲线所示。
U(V)3.一般的半导体伏安特性如图2-5中 c 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。
4.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，但其反向特性较特别，如图2-5中d 所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当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，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
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。
三、实验设备四、实验内容1.测定线性电阻器的伏安特性 按图2-6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 、I 。
U图2-6线性电阻器的伏安特性测定电路图2-7线性电阻器的伏安特性测定电路2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性 将图2-6中的R 换成一只12V ，0.1A 的灯泡，重复步骤1。
测绘线形电阻和非线性电阻的伏安特性曲线
6. 实验过程中，电压表和电流表读数为零， 首先要考虑什么因素？
7. 第二个小实验中，电流表没读数，电压表 有读数，什么器件出现问题？
8. 两个小实验中都用到了一个分压电阻，实 验前应该把此电阻提供给电路的电压将到 最小还是最大？
9. 如何利用开关？10Biblioteka 电压表没读数，电流表有读数，为何？
测二极管正向伏安特性曲线（内接）
2、电阻的伏安特性曲线：电流与电压成正比。 伏安特性曲线是一直线。
线形电阻的伏安特性曲线
3、晶体二极管的伏安特性曲线：通过器件的 电流与电压不成正比。伏安特性曲线是非 线性的。
二极管的伏安特性曲线
实验内容
1、测绘金属膜电阻的伏安特性曲线： 电源电压取3.5V，电阻为200欧姆，电
测绘线形电阻和非线性电 阻的伏安特性曲线
实验原理 实验内容 注意事项 讨论思考
实验原理
1、两种基本电路：电压表外接和电压表内接。
外接法中，电流 测量准确，但电压不 是器件两侧的电压。 包含电流表两端的电 压。所以测得的电阻 偏大。这种方法适合 测电阻伏安特性曲线 （外接） 测大电阻。
内接法中，电压表测出的是器件两端的 电压，而电流表测出的电流不是被测器件的 电流，这里包含流过电压表的电流。所以测 量的电阻偏小。这种方法适合测小电阻。
压表内阻为3000欧姆，电流表内阻为6欧姆。 故应该选择电压表外接电路。
2、测绘二极管的正向伏安特性曲线
利用电压表内接法测量二极管的伏安 特性曲线。注意，测量非线性电学器件 时，曲线弯曲的地方，电压间隔应该适 当减小。
注意事项
1. 毫安表的正负极不能接错。 2. 流经毫安表的电流不能超过所选量程。 3. 测晶体二极管正向伏安特性时，毫安表读
伏安特性曲线 实验报告
伏安特性曲线实验报告伏安特性曲线实验报告引言：伏安特性曲线是电子学中最基本的实验之一，它描述了电阻元件的电压与电流之间的关系。
通过实验测量和分析伏安特性曲线，可以深入理解电阻元件的特性和行为。
本实验旨在通过测量不同电阻元件的伏安特性曲线，探究电阻元件的性质和特点。
实验目的：1. 了解伏安特性曲线的基本概念和原理；2. 学习如何使用电压表和电流表进行测量；3. 掌握测量电阻元件的伏安特性曲线的方法；4. 分析不同电阻元件的特性和行为。
实验仪器和材料：1. 电源；2. 电压表和电流表；3. 不同电阻元件；4. 连接线。
实验步骤：1. 将电源、电压表和电流表依次连接起来，组成电路；2. 将不同电阻元件依次连接到电路中；3. 分别调节电源的电压，记录电压表和电流表的读数；4. 根据记录的数据，绘制伏安特性曲线。
实验结果与分析：通过实验测量得到的伏安特性曲线如下图所示：[插入伏安特性曲线图]从图中可以观察到以下几点特点和行为：1. Ohm定律的验证：当电阻元件为线性电阻时，伏安特性曲线呈直线，证明了Ohm定律的成立。
即电流与电压成正比，电阻恒定。
2. 非线性电阻元件的特性：当电阻元件为非线性电阻时，伏安特性曲线呈非线性关系。
这说明电阻元件的电流与电压之间的关系不再是简单的线性关系，而是受到其他因素的影响。
3. 电阻元件的阻值和功率：通过伏安特性曲线可以计算电阻元件的阻值和功率。
根据电流和电压的关系，可以得出电阻元件的阻值。
而根据电流和电压的乘积，可以得出电阻元件的功率。
这些参数对于电阻元件的选用和设计非常重要。
4. 温度对电阻的影响：伏安特性曲线的变化还可以反映电阻元件受温度影响的情况。
随着温度的升高，电阻元件的电阻值也会发生变化，从而导致伏安特性曲线的形状发生改变。
结论：通过本次实验，我们深入了解了伏安特性曲线的概念、原理和测量方法。
通过观察和分析伏安特性曲线，我们可以了解电阻元件的特性和行为，包括线性和非线性关系、阻值和功率的计算以及温度对电阻的影响。
线性与非线性元件伏安特性的测定
8 九孔实验方板 1块200mm×300mm
9 交直流电压电流表 2块 MC1102，MC1108
五．分析与讨论
1．按报告单上所列项日认真填写实验报告。
2．根据实验中所得数据，在坐标纸上绘制两个线性电阻、半导体二极管、小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
3．分析实验结果，并得出相应结论。
基尔霍夫回路电压定律；电路中任意时刻．沿任一闭合回路，电压的代数和为零。其数
学表达式为
∑U=0。
此定阐明了任一闭合回路中各电压间的约束关系。这种关系仅与电路的结构有关．而
与构成回路的各元件的性质无关。不论这些元件是线性的或非线性的，含源的或无源的，时
变的或时不变的。
参考方向：
KCL和KVI表达式中的电流和电压都是代数量。它们除具有大小之外，还有其方向，其方向是以它量值的正、负表示的。为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考．称为参考方向。当电路中的电流(或电压)的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。
2k
2.5k
开路
I(mA)
U(V)
2 验证戴维南定理
(1) 分别用直接测量法和补偿法测量C、D端口网络的开路电压UOC；
(2) 用补偿法(或直接测量法)所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流(RL=0)ISC，计算C、D端入端等效电阻
(3)按图3一l(b)构成戴维南等效电路，其中电压源用直流稳压电源代替，调节电源输出电压，使之等于UOC，Ri用电阻箱代替，在C、D端接入负载电阻RL，如图3-5所示。按表3一l中相同的电阻值，测取电流和电压，填入表3—2。
用等效电路替代一端口含源网络的等效性，在于保持外电路中的电流和电压不变，即替
伏安特性的测绘实验(精)
【实验内容】伏安特性的测绘【实验目的】1、熟悉常用直流电工仪表与设备的使用方法；2、学习电压、电流的测量；3、学习线性电阻、非线性电阻二端元件伏安特性的测绘方法4、通过实验提高自己的动手能力、思考能力、发现问题的能力；5、通过实验培养自己的耐心、细心和一丝不苟的精神；【实验设备】可调直流稳压电源（0-30V） 1台;直流数字毫安表 1台；直流数字电压表 1台；二极管（2CP15）1只；稳压管（2CW51 ）1只；白炽灯泡（12V/0.1A ）1只；线性电阻器若干只；万用表 1台；【实验简要原理及主要计算公式】1、电压、电流的测量要测试电路中任意两点间的电压，只需将电压并联接入该两点即可。
连接时注意将电压表的正极接高电位端。
要测试电路中某一支路的电流，须将电流表串联接入该支路。
在实验中，测电流时为了实现一表多处测量，通常在待测电流的支路中串入电流插座。
电流插座是由两片紧密接触的弹簧铜片构成。
当连着电流表的插头插入插座时，座内两弹簧铜片分别与插头中两处互相绝缘的金属部分接触，电流表被串联接入待测电路中。
2、伏安特性的测绘一个二端元件的特性，用元件两端的电压u和通过元件的电流i之间的关系u=f （I ）表示，这种关系称元件的伏安特性。
【实验内容】1、 实验1 测定线性电阻器的伏安特性 1）、实验步骤按右图1接线，调 节直流稳压电源的输出电压S U 从0V 开始缓缓地增加，一直到10V ，将数据记录在表格中。
图1测定线性电阻器的伏安特性线路图2）、实验数据表格表格1 线性电阻伏安特性测量数据3）、根据表格数据绘制线性电 阻的伏安特性曲线4）、根据实验结果，总结、归纳线性电阻元件的特性由实验得出的实验数据绘制出的线性电阻器的伏安特性曲是一条通过坐标原点的直线，如图2所示，可知，电阻器两端的电压u 与通过电阻器的电流i 成正比，则该直线的斜率就等于该电阻器的电阻值。
图2 线性电阻器伏安特性曲线SU +2、实验2 测定非线性白炽灯泡的伏安特性1）、实验步骤将图表1中的L R成一只12V的小灯泡，重复实验1的步骤2）、实验数据表表格2 白炽灯伏安特性测量数据3)、根据表格数据绘制白炽灯的伏安特性曲线4）、根据实验结果，总结、归纳线性电阻元件的特性由实验得出的数据绘制的白炽灯泡的伏安特性曲线，是一条变化很快的曲线，可知白纸灯泡是一只非线性电阻，其两端的电压u与通过灯泡的电流i不成正比。
非线性电阻的伏安特性曲线实验
线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线【教学目的】1、测绘电阻的伏安特性曲线，学会用图线表示实验结果。
2、了解晶体二极管的单向导电特性。
【教学重点】1、测绘电阻的伏安特性曲线；2、了解二极管的单向导电特性。
【教学难点】非线性电阻的导电性质。
【课程讲授】提问：1.如何测绘伏安特性曲线？2.二极管导电有何特点？一、实验原理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)。
结果在p型与n型半导体交界面的两侧附近，形成了带正、负电的薄层，称为p-n结。
这个带电薄层内的正、负电荷产生了一个电场，其方向恰好与载流子(电子、空穴)扩散运动的方向相反，使载流子的扩散受到内电场的阻力作用，所以这个带电薄层又称为阻挡层。
线性与非线性元件伏安特性的测定
实验二 线性与非线性
元件伏安特性的测定 一、实验目的
1.学习直流稳压电源、万用表的使用方法。
2.掌握线性电阻元件和非线性电阻元件伏安特性的测试方法。
3.加深对线性和非线性电阻元件的伏安特性的。
验证欧姆定律。
二、实验仪器
直流稳压电源、万用表、实验箱
三、实验原理
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，用万用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简称伏安法。
电阻有线性电阻和非线性电阻两种。
⒈ 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 Ri ，其中R 为常量，称为电阻的阻值。
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2-1（a ）所示。
⒉ 非线性电阻的阻值 R 不是一个常量，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线。
非线性电阻的种类很多，图2-1(b)所示为二极管的伏安特性曲线。
图2-1（a ） 图2-1（b ）
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。
测量参考电路如图2-2（a ）、(b)所示（选一个即可）。
200
200。
电路元件伏安特性的测绘
.实验题目实验二电路元件伏安特性的测绘一、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2-5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2-5中b曲线所示。
图2-5各元件伏安特性曲线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2-5中c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。
4.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，但其反向特性较特别，如图2-5中d所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当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，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
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。
三、实验设备表2-5实验设备. v1.测定线性电阻器的伏安特性按图2-6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、I。
实验1线性与非线性元件伏安特性的测定
图4-1 理想电流源及其伏安特性
2． 实验内容和步骤
3.接线图
实验5 一阶电路实验
研究内容
实验电路
正阶跃响应 负阶跃响应 电路参数对阶跃响应的影响 如何测量一阶电路的时间常数
输入正阶跃信号
输出波形？ 输入负阶跃信号
输出波形？
以第一个一阶电路为例，解充电过程的 微分方程，得到
Uc( t) U0 ( 1e
（a）含源一端口网络
（b）用戴维南定理等效替代 图3-1等效电源定理
（c）用诺顿定理等效替代
2． 实验内容和步骤
3.接线图
实验4.电压源与电流源的等效变换
1.实验原理 2.实验内容和步骤 3.接线图
1． 实验原理
电流源是除电压源以外的另一种形式的电源，它可以给外电路提供电 流。电流源可分为理想电流源和实际电流源（实际电流源通常简称电流 源），理想电流源可以向外电路提供一个恒值电流，不论外电路电阻的大 小如何。理想电流源具有两个基本性质：第一，它的电流是恒值的，而与 其端电压的大小无关；第二，理想电流源的端电压并不能由它本身决定， 而是由与之相联接的外电路确定的。理想电流源的伏安特性曲线如图4-1所 示。
星形电路:
三角形电路:
2.实验步骤:
1)线电压、相电压测量，用MC1098直接测量， 测量结果填表. 2)星形电路：按图连接电路，测量对称负载有中 线、对称负载无中线、不对称负载有中线、不 对称负载无中线电路的参数。用二瓦计法测量 三相功率的测量电路. 3)三角形电路：测量对称负载、不对称负载电路 的参数，按连接电路. 4)相序测量
实验11
三相交流电路
1.实验原理: 线电压：端线之间的电压（UAB、UBC、UCA）。标称值 为380V，实际值与负载有关。 相电压：每一相的电压（UA0、UB0、UC0）。标称值为 220V，实际值与负载有关。 线电流：端线中的电流（IA、IB、IC） 相电流：各相电压源中的电流（IAB、IBC、ICA） 电压与电流之间的位相差：φ 功率因数：cosφ 有功功率又称平均功率：P=UIcosφ，单位：w 无功功率：Q=UIsinφ，单位：var 视在功率：S=额定电压×额定电流，单位：V· A 瞬时功率：用普通仪器不易测量 三相电路中负载的接法：星形、三角形
伏安法测电阻
电阻测量方法有：万用表法、数字欧姆表法、电桥法、电 电阻测量方法有：万用表法、数字欧姆表法、电桥法、 位差计法、伏安法等。 位差计法、伏安法等。 用伏特表、安培表根据欧姆定律测量电阻的方法称为“ 用伏特表、安培表根据欧姆定律测量电阻的方法称为“伏 安法” 安法”。是目前研究和测量各种元件和材料导电特性最常用的 基本方法。伏安法一般只用于通电回路中， 基本方法。伏安法一般只用于通电回路中，或用于测量非线性 电阻在某一电流时的电阻值。但由接线方法不完善、 电阻在某一电流时的电阻值。但由接线方法不完善、电压表和 电流表的准确度不高会造成方法误差和仪器误差（ 方法误差和仪器误差 电流表的准确度不高会造成方法误差和仪器误差（本实验不考 虑该项误差）。 虑该项误差）。
三、实验仪器
待测电阻R 待测电阻 X（ 200 ~300 ），待测晶体二极管， ），待测晶体二极管，直流 待测晶体二极管 电压表（ 档 内阻 内阻3000 ），直流电流表（15µA档，内阻 ），直流电流表 直流电流表（ 电压表（3V档,内阻 档 4.6 ），滑线变阻器。 ），滑线变阻器。 滑线变阻器
U(V) I（mA） 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 …………. ……… ………. 1.00
作图法求出U=0.550V时的静态电阻 和动态电阻 时的静态电阻R和动态电阻 作图法求出 时的静态电阻 和动态电阻r 原点O到Z点的直线斜率的倒 原点 到 点的静态电阻。 数，为Z点的静态电阻。伏安 特性曲线在Z 特性曲线在Z点的切线斜率的 倒数， 点的动态电阻。 倒数，Z点的动态电阻。
二、实验原理
R=
U I
1、电表的连接方法和接入方法误差
（1）.内接法
电阻的测量值
U UX +UA Rx′ = = = RX + RA I IX
1、电路元件的伏安特性曲线
电路元件的伏安特性试验周佳朝201113050113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、白炽灯、普通二极管以及稳压管的测绘。
3.掌握实验台上各种仪表的使用方法。
实验假设：1、线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，其电压和电流之间的关系符合欧姆定律，其阻值不随电压的变化而变化。
2、白炽灯工作时，其灯丝电阻随温度的升高而增大，其伏安特性曲线是一条向上凸的曲线。
3、当二极管正向电压足够大时，正向电流从零随电压按指数规律增大。
反向电压在一定范围内时，其电流稳定不变，当达到击穿电压时，二极管就会被击穿，电流就会迅速增大。
4、稳压管加正向电压时，其变化和二极管类似。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，当反向电压增加到一定程度时会被击穿。
实验原理：任何一个电器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U＝f(I)来表示，即用U-I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，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，所以它的伏安特性是一条曲线。
3、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件。
正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压增加时，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，超过二级管的极限值，则会导致管子击穿损坏。
4、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，但其反向特性较特别，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
实验仪器：实验台一台（包括所需电源、电压表、电流表、线性电阻、白炽灯、二极管、稳压管以及导线等）。
山东交通学院实验一线性与非线性元件伏安特性
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.熟悉电路仿真软件Multisim的功能，掌握使用Multisim进行电路绘制，分析和仪表测试的方法。
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。
二极管的伏安特性曲线如图c所示。
图1-1三、实验设备PC机一台，Multisim软件一套四、实验内容图1-21.测定线性电阻器的伏安特性按图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、I。
（注意记录数据的单位）U（V）0246810U R(V)I图1-32.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1N4007(若找不到1N4007，可用1N4007G替代)的正向特性时，其正向电流不得超过35mA。
测反向特性时，既可将二极管D反接，也可给电源电压赋负值。
正向特性实验数据（注意记录数据的单位）U(V)00.10.50.71357U D+(mV)I反向特性实验数据（注意记录数据的单位）U(V)0-5-10-15-20-25-30 U D－(V)I五、实验报告1.仿真实验结果填入表中。
2、根据实验数据分别绘制电阻和二极管的伏安特性曲线，手绘，注意坐标轴单位名称。
3、仿真过程录屏。
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测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线
【实验简介】
电阻是电学中常用的物理量。
利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。
为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。
伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。
这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。
但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。
【实验目的】
1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。
2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。
3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。
4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。
【实验仪器和用具】
名称数量型号
1、直流恒压源恒流源1台自备
2、数字万用表2台自备
3、电阻2只510Ω×1 2200Ω×1
4、白炽灯泡1只12V/3W
5、稳压二极管1只2CW56
6、短接桥和连接导线若干SJ-009和SJ-301
9、九孔插件方板1块SJ-010
【实验原理】
1、伏安特性曲线
实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。
若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系就表示为一条直线如图（a）所示。
具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。
2、非线性电阻
如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”（如热敏电阻、二极管等）。
这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图（b）所示。
一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。
欧姆定律告诉我们，通过一段电路的电流，与这段电路两端的电压成正比，与这段电路的电阻成反比，即U
I R =。
由此可求得电阻 U
R I
=
（1-1） 这是伏安法测电阻所根据的基本原理。
图1 电流表内接测量电路 图2 电流表外接测量电路
（1）电流表内接法
如图1所示，电路属于电流表内接法。
电流表测出的电流就是通过待测电阻I x R 的电
流x I ，但电压表测出的电压U 应等于x R 两端的电压x U 与电流表内阻A R 上的电压A U 之和。
(1)x A A x A x x x
U U R
U R R R R I I R +=
==+=+测 （1-2） 由此式可知，电阻的测量值比实际值要大，
测R x R A
x
R R 是由于电流表内接带来的误差，称为接入误差。
在粗略测量的情况下，一般在（如为几千欧）时用“内接法”。
为精确计算出的值，应按式A x R R >>x R x R x R =测R A R −进行修正。
（由实验室给出）。
A R （2）电流表外接法
图2中，电路属于电流表外接法．电压表测出的电压U 就是两端的电压，但电流表测出电流Ｉ应等于与之和。
x R x U x I V I x x
V x V x
x U U U =
==I I I I I (11I x x
V
R R R =+++测R （1-3） 由此式可知，电阻的测量值比实际值R 测x R 要小，
x
V
R R 是由于电流表外接带来的接入误差。
在粗略测量的情况下，一般在V x R R <<（如x R 为几欧或几十欧）时用“外接法”。
为精确计算出的值，应按式x R 1x V
R R R R =
−测
测进行修正。
（由实验室给出）。
V R 4、半导体二极管
半导体二极管是一种常用的非线性电子元件，两个电极分别为正极、负极。
二极管的主要特点是单向导电性，其伏安特性曲线如图（b ）所示。
其特点是：在正向电流和反向电压较小时，伏安特性呈现为单调上升曲线；在正向电流较大时，趋近为一条直线；在反向电压较大时，电流趋近极限值,叫做反向饱和电流。
S I —S I 由于二极管具有单向导电性，它在电子电路中得到了广泛应用，常用于整流、检波、限幅、元件保护以及在数字电路中作为开关元件。
图3 二极管电阻测量电路
【实验内容和要求】
１、用电流表内接法测电阻
按图1所示电路，先合理摆放好各仪器的位置，然后连接电路。
适当选择电压表，电流表的量程及电源输出电压。
电路经教师检查无误后方可接通。
调节滑线变阻器，使待测电路的电压和电流逐渐增大，当U 和的值各自接近量程的2/3时，开始记录数据。
改变滑线变阻器６次测出６组U 、的值。
I I ２、用电流表内接法测小灯泡电阻
按图1所示电路，换接小灯泡，重新选择电表量程和电源电压。
调节滑线变阻器，测出8组U 、值。
I 3、测量二极管的伏安特性曲线
按图3所示电路，将待测电阻换为非线性电阻元件二极管，选择 “外接法”测量非线性电阻元件伏安特性曲线，实验参数自已选定，自拟实验数据记录表格，实验结束，数据送交教师审阅，教师认可后，再拆除电路，归整仪器。
【数据记录与处理】
1、用“内接法”测电阻的数据记录及处理
次序 1 2 3 4 5 6 U V
()
I A
()
RΩ
()
测
2、非线性电阻元件伏安特性曲线测量数据记录，表格自拟，画出伏安特性曲线。
【思考题】
电流表内接法和电流表外接法有何不同？这两种接法都适用于什么情况？。