南邮课件非线性电阻的伏安特性
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南邮课件非线性电阻的伏安特性38页PPT
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
南邮课件非线性电阻的伏安特性
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士
非线性元件伏安特性PPT
☞连接伏安电路，电压从0开始缓慢调节，注意电压大小测量 15组U-I数据，注意数据点疏密的选择
☞用做图纸绘制元件的伏安特性曲线，确定K和n的值
测量普通二极管的伏安特性曲线
☞判断二极管的正负极
☞连接伏安电路，正极接电源正极，电压从0开始缓慢调节， 注意电流大小，测量15~20组U-I数据，注意数据点疏密的选 择
☞了解电学元件的伏安特性（静态电阻、动态电阻等）
☞掌握电阻测量电路的测量要求，熟悉常规电学仪器的使用方法 ☞测量并分析非线性元件的伏安特性曲线
实验原理
线性元件的欧姆定律： R U I
非线性元件的电阻
Q点的静态电阻： RD UQ IQ Q点的动态电阻： rD dU dI
白炽灯泡伏安特性曲线
U KI n
☞在作图纸上绘制元件的伏安特性曲线
☞二极管反向的数据不用测量
测量稳压二极管的伏安特性曲线
☞判断稳压二极管的正负极
☞连接伏安电路，电压从0开始缓慢调节，注意电流大小，测 量15组U-I数据，注意数据点疏密的选择，绘制正向伏安特性 曲线
☞测量反向伏安特性曲线，测量15组U-I数据，注意数据点疏 密的选择，绘制反向伏安特性曲线
非线性元件伏安特性的测量
目录
1 实验背景 2 实验目的 3 实验原理 4 实验内容
5 实验拓展
实验背景
线性元件
在金属导体中电流跟电压成正比，伏安特性曲线 是通过坐标原点的
非线性元件
不适用欧姆定律的导体和器件 ，即电流和电压 不成正比的电学元件，阻值随外界情况的变化而 改变，伴随着各种物理过程
实验目的
I
反向击穿是可逆的
∆UZ
反向电流在＞IZM，稳压二极管烧毁
UZ
0UIZ∆IZIZM实验仪器电阻的测量——直接测量 ——伏安法
☞用做图纸绘制元件的伏安特性曲线，确定K和n的值
测量普通二极管的伏安特性曲线
☞判断二极管的正负极
☞连接伏安电路，正极接电源正极，电压从0开始缓慢调节， 注意电流大小，测量15~20组U-I数据，注意数据点疏密的选 择
☞了解电学元件的伏安特性（静态电阻、动态电阻等）
☞掌握电阻测量电路的测量要求，熟悉常规电学仪器的使用方法 ☞测量并分析非线性元件的伏安特性曲线
实验原理
线性元件的欧姆定律： R U I
非线性元件的电阻
Q点的静态电阻： RD UQ IQ Q点的动态电阻： rD dU dI
白炽灯泡伏安特性曲线
U KI n
☞在作图纸上绘制元件的伏安特性曲线
☞二极管反向的数据不用测量
测量稳压二极管的伏安特性曲线
☞判断稳压二极管的正负极
☞连接伏安电路，电压从0开始缓慢调节，注意电流大小，测 量15组U-I数据，注意数据点疏密的选择，绘制正向伏安特性 曲线
☞测量反向伏安特性曲线，测量15组U-I数据，注意数据点疏 密的选择，绘制反向伏安特性曲线
非线性元件伏安特性的测量
目录
1 实验背景 2 实验目的 3 实验原理 4 实验内容
5 实验拓展
实验背景
线性元件
在金属导体中电流跟电压成正比，伏安特性曲线 是通过坐标原点的
非线性元件
不适用欧姆定律的导体和器件 ，即电流和电压 不成正比的电学元件，阻值随外界情况的变化而 改变，伴随着各种物理过程
实验目的
I
反向击穿是可逆的
∆UZ
反向电流在＞IZM，稳压二极管烧毁
UZ
0UIZ∆IZIZM实验仪器电阻的测量——直接测量 ——伏安法
2019年第4章非线性电阻电路分析.ppt
4.1 非线性电阻元件的特性
一、非线性电阻元件
定义：在ui平面或iu平面上的伏安特性曲线不是通过
原点的直线。
1.伏安关系
+u -
u=f(i)或 i=g(u)
i
非线性电阻不 满足欧姆定律
非线性电阻的电路符号
3.既非压控又非流控电阻
“十一五”规划教材—电路基 础
其电压电流关系不能表达为一个变量的单值函数
或 i Ik Gdku
由上式可知，第k段非线性电阻Rk的特性可以用电 压源串联线性电阻来等效，如图(b)所示，称为分段
戴维南电路。或电流源并联电导来等效如图(c)所示，
称为分段诺顿电路。
i
i
i
Rdk
u
Rdk u
u Gdk
Uk
Ik
(a)
(b)
(c)
图4.5.2 非线性电阻及其线性化等效电路
“十一五”规划教材—电路基
f1(u1,i1) f2 (u1, i1)
0
0
(4.3.3b)
用图解法在同一坐标系中画出式(4.3.3a)或式 (4.3.3b)中两个方程的特性曲线，其交点为电路方程 的解。
“十一五”规划教材—电路基 础
例4.3.1 如图4.3.2(a)所示，设非线性电阻R的电压
电流关系为， i 106 (e4其0u 中1u)A为非线性电阻两端的电压(单位
i
U0 A R0
IQ
i f (u) Q
B
O
UQ
U0 u
3.当uS(t)加入时
u UQ u1
i
IQ
i1
(4.4.4)
u1、i1是由于小信号uS(t)的作用而引起的偏差在
东南大学考研电路讲义(内部绝密)5非线性电阻电路
二、回路电流方程的列写 (非线性电阻为流控电阻 )
例 已知 u3 =20 i31/3, 求节点电压 u
i1
R1
u
+
u1
+
i2
i3 +
U s il1
u2 R2 il2
u3
R1il1 R2 (il1 il 2 ) Us R2 (il1 il 2 ) 20il123 0
曲线
齐次性不满足
当 i = i1 + i2 ( 迭加 )
u =f (i) =50 i + 0.5 i3
u =50(i1 + i2)+0.5(i1 + i2)3
=50 i1+ 0.5 i13 + 50 i2 +0.5 i2 3 +1.5 i1i2(i1 + i2)
= u1 + u2 +1.5 i1i2(i1 + i2)
R3
i5 R5
R1
R2
i
i4 +
+ u5 _
+
+
+
u_4 R4 R6 _u6
US_
US_
i
º
R0
+
+
+
u
U0_
_
u_
º
将线性部分作戴维南等效，非线性部分用一个非线电阻等效
得出 u , i
u5
曲线 u (u4) → i4
i -→i4
i5
u6
5.3 非线性电阻电路的方程
一、节点电压方程的列写 (非线性电阻为压控电阻)
i1 =2A
非线性电阻伏安特性的研究PPT课件
非线性电阻伏安ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性的研究
大学物理实验
1
实验目的
• 掌握测量伏安特性的基本方法，并用作图 法表示测量结果；
• 了解在才二两中由于电表接入而引起的系 统误差；
• 学会设计测量非线性电阻伏安特性的电路。
2
实验仪器
• 直流稳压电源；电压表，电流表（毫安表， 微安表）；二极管；滑动变阻器
3
实验原理
二极管在家正向或是反向电压时，其电压 电流不成比例。而伏安法测电阻又两种电 路，分别是电流表内接电路和电流表外接 电路。为了减少误差，本实验中在正向测 量原理图中采用电流表外接，反向测量原 理图中是内接电路。
8
实验步骤
• 断开开关，按（b）图连接，电源电压调至 25V至30V之间；
• 调节滑动变阻器，是电压表值为 0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,7.00，, 8.00,9.00,10.00,11.00,11.20,11.40,11.60， 11.80,12.0，并记录下相应的电流表值。
4
5
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6
7
实验步骤
• 按原理图（a）连接电路，在闭合开关前， 吧滑动变阻器调至阻止最大；
• 闭合开关，把电源电压调至2.5V至3V之间， 调节滑动变阻器，使电压表值为 0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.62,0. 64,0.66,0.68,0.70；并记录下相应的电流表 值。
9
实验数据处理
• 建立两行的表格，第一行记录电压值，第 二行记录相应的电流表值；
• 最后再方格纸上建立坐标系，根据实验数 据作出二极管的伏安特性图
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大学物理实验
1
实验目的
• 掌握测量伏安特性的基本方法，并用作图 法表示测量结果；
• 了解在才二两中由于电表接入而引起的系 统误差；
• 学会设计测量非线性电阻伏安特性的电路。
2
实验仪器
• 直流稳压电源；电压表，电流表（毫安表， 微安表）；二极管；滑动变阻器
3
实验原理
二极管在家正向或是反向电压时，其电压 电流不成比例。而伏安法测电阻又两种电 路，分别是电流表内接电路和电流表外接 电路。为了减少误差，本实验中在正向测 量原理图中采用电流表外接，反向测量原 理图中是内接电路。
8
实验步骤
• 断开开关，按（b）图连接，电源电压调至 25V至30V之间；
• 调节滑动变阻器，是电压表值为 0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,7.00，, 8.00,9.00,10.00,11.00,11.20,11.40,11.60， 11.80,12.0，并记录下相应的电流表值。
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实验步骤
• 按原理图（a）连接电路，在闭合开关前， 吧滑动变阻器调至阻止最大；
• 闭合开关，把电源电压调至2.5V至3V之间， 调节滑动变阻器，使电压表值为 0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.62,0. 64,0.66,0.68,0.70；并记录下相应的电流表 值。
9
实验数据处理
• 建立两行的表格，第一行记录电压值，第 二行记录相应的电流表值；
• 最后再方格纸上建立坐标系，根据实验数 据作出二极管的伏安特性图
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第十四章非线性电阻电路ppt课件
u i 4 直线①与图中曲线②相较于Q，对应横、纵坐标的电压、电 流值分别为 u 2V i 2A 所以非线性电阻吸收的功率为 Pn ui 2 2 4W
【例】如图所示非线性电阻电路，非线性电阻的VCR函数关系为
i 2u2，求电流 ix。
1Ω 0.5Ω i
i
1Ω
a
a
ix
1Ω
ix
6V
1Ω
U 2 0.5I
画出负载线，如图14-17（（b）虚线②。它与折线OA
段交点为Q2，与折线AB段和BC段的交点为Q（3 由图可知 Q3 正处于折线AB段与折线BC段相交的拐点上）。
按图解法： Q对2 应电流坐标轴上的值为0.8，即
I I 2 0.8A
Q3 对应电流坐标轴上的值为2A，即
I I3 2A
R
i
i
o
u
o
u
2.非线性电阻的并联
ui i1u1i2u2
i f1(u) f2 (u)
图解法
同一电压下 将电流相加
i
++ u u1
－－
i1 + i2 u2
－
i i0 i20 i10
o u0
i=g(u) i2=g2(u2) i1=g1(u1) u
【例】如图是正向连接的理想二极管D与一线性电阻相并联的
的单值函数。 i
+
u
-
a)对每一电压值有唯一的电流 与之对应。
b)对任一电流值则可能有 多个电压与之对应 。
N形
i i2 i3 i1
o u1 u3 u2 u4 u5 u
注意 流控型和压控型电阻的伏安特性均有一
段下倾段，在此段内电流随电压增大而减小。
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实验步骤
三、绘制伏安特性曲线
根据实际测量的数据，绘制发光二极管和稳压 管的伏安特性曲线图。
1）画图标注图的名称 2）正向负向画在一张纸上
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非线性电阻的伏安特性
实验提示
测量发光管和稳压二极管的正反向特性时， 要弄清楚它们的正极和负极。
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实验提示
需用两块万用表，一块作为电流表串联在电路 中，一块作为电压表，并联在电路中，要注意整反向 时的表的连接。
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实验箱上的 接 线 示意图：
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实验步骤
（1）按图2-4-2(a)电路接线，按表2-4-1给定的电流值测量发光二极 管的正向特性，电压值记录于表2-4-1中。 （2）按图2-4-2(b)电路接线，按表2-4-2给定的电压值测量发光二极 管的反向特性，电流值记录于表2-4-2中。 表 2-4-1
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稳压电源限流值调整为0.05A的步骤：
(1)调节“VOLTAGE”钮，使输出电压为2~3V。 (2)“CURRENT”钮逆时针旋转到底（“CC”灯亮此时 输出电流=0）。 (3)万用表置250m A电流档后插入稳压源输出插座 （注意:红表笔接正极性,黑表笔接负极性）。 (4)调节“CURRENT”钮，使电流表读数为0.05A限流 值后取下表棒（“CC”灯灭，“CV”灯亮）。 (5)重调“VOLTAGE”钮，使输出电压符合实验所需 电压值。 （注意：此时稳压电源被限流为：0.05A。）
提问：流过电流表的读数与流过发 光二极管的电流是否一致。
回答：是不一致的。原因是电压表上有内 阻=10V×20KΩ =200KΩ ，有一定的分流作 用。但是，由于发光二极管的正向电阻很 小只有几十或几百Ω ，R电表内阻>>R二极管内阻其分 流作用很小可以忽略不 计。这时，可认为流过 电流表的读数与流过发 光二极管的电流是一致。
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目 录
1 2 3 4 5 6 7 8
实验目的 预习要求 实验仪器 实验原理 实验步骤 实验提示 思 考 题
实验报告
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实验目的
1
熟练使用万用表
2
掌握测量非线性器件伏安特性的方法
3 4
对非线性器件有初步了解
万用表等效电阻对被测电路的影响及其分析方法
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实验思考题
3.能否用图 (a)、(b) 的电路分别测量稳压管的正 、反向特性？与图2-4-3(a)、(b)相比较，并参 照前面的测试结果详细分析其原因。( 主要考虑
万用表以不同的连接方式接入电路后对被测电路
的影响及影响程度。)
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实验报告要求
实验名称；
实验目的； 实验仪表（应写明具体型号）； 实验原理及实验电路图； 实验数据：填写数据表格并根据实测数据绘
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实验步骤
二、测稳压管的伏安特性 （1）用万用表判断稳压管的正、负极性，测量 稳压管的正、反向电阻。 正向R=__Ω (R×10档) 反向R＞__MΩ (R×10k档)。 （2）按图2-4-3(a) 电路接线，根据表2-4-3 给定的电流值，测量稳压管的正向压降，并计算稳 压管的直流电阻一并记录于表2-4-3中。 （3）按图2-4-3(b)电路接线，先按表2-4-4给 定的电压值，测量稳压管的反向电流，然后按给定 的电流值测量反向电压记录于表2-4-4中。
注：不能测量带电元件的电阻值、不能测量在路元件的电阻值
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实验步骤
表 2-4-3
正向 连接 Id(mA) 0 1 3 5 10 15 20
Vd(V)
0
表 2-4-4
反向 连接
Vd(V) Id(uA)
0 0
-3
-5 -1 -5 -10 -15
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实验步骤
稳压管测量电路
图2-4-3(a) 稳压二极管 正向测量电路
大孔插针 插稳压管 发光二极管
！实验前先用万用表电阻档 检查实验箱元件的阻值和好坏 ！连线前用万用表检测使用 的导线连通性
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非线性电阻的伏安特性
实验原理
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实验原理
非线性器件的伏安特性反映在以电压为横坐
标，电流为纵坐标的平面上，其伏安特性曲线不
是一条通过坐标原点的直线。也就是说其电压与
电流的比值不是常数，而是随着工作点的变动而
变化的。因此，通常情况下用它的伏安特性曲线 来表示其特性。线性和非线性伏安特性曲线分别 如图a和b所示。
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非线性电阻伏安特性
反向击穿 电压VBR
正向导通 压降VB
图a 线性器件伏安特性曲线 图b 非线性器件二极管的伏安特性曲线
正向导通压降VB：0.3V（锗管）、0.7V（硅管）、 1.5~2.3V（发光管） 反向击穿电压VBR：几伏~几百伏
图2-4-3(b) 稳压二极管 正向测量电路
目录
提问：电压表的读数与稳压管上的电压是否一致。
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回答：是不一致的。原因是电流表上有内 阻=0.25V/25mA=10Ω ，有一定的分压作用。 但是，由于稳压管的反向导通电阻很大只 有几百K或几MΩ ，R电表内阻<<R稳压管反向内阻其分压 作用很小可以忽略不 计。这时，可认为 电压表的读数与稳 压管上的电压基本上 是一致的。
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实验原理
稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且电 流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。接反向 电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内变化时，反向 电流变化量很小，当达到某一电压时，电流增加很快，此 时电压在一定范围内基本不变。控制电流在一定范围内电 压不变，这就是所谓的稳压。图2-4-1 (a) 是稳压管的正 向连接，(b) 是稳压管的反向连接。
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DGDZ-2型电工电子综合实验箱
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实验仪器
实 验 箱
1.所有外接仪表必须通过外接仪表 柱接入电路 红接高电位，黑接地 2.实验箱上标注“GND”和“地” 的插孔已经和电源“GND”连接。
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分立元件接线区
元件焊接在反面
白线相连表示内部 覆铜层连接，电气 导通！！
！！若测出电阻都很小，二极管已击穿 ！！若测出电阻都很大，二极管已坏
！！尽量不用R×1和R×10K档测极性
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不能用R×1挡的原因是这一挡的电流过大，会烧坏管子；不能用 R×10k挡的原因是电压过大，反向时可能会击穿管子。
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非线性电阻的伏安特性
实验步骤
一、测发光二极管伏安特性
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非线性电阻的伏安特性
实 验 仪 器
DF17315SD2A直流稳压电源 万用表
电工电子综合实验箱
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实验仪器
直流稳压电源
实验室所用直流电压源为 双通道直流稳压电源。 电压显示值仅为参考，实 际输出以万用表测量为准 应避免电压源短路!
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实验仪器
万 用 表
使用万用表要一看，二扳，三试，四测。（ 一看，看测量内容；二扳，档位使放在合适 档位；三试，试测正负极和档位） 在测试中不能带电转换测量选择开关，特别 是在测量高电压或大电流时，严禁带电转换 量程开关。 不能用电流档或欧姆档测量电压，因其内阻 小，极易烧保险（保险丝限流0.5mA）。 不能带电测量电阻，如果被测电阻有电容与 其并联，则应先将电容放电。 在使用万用表时，注意手不要接触测试棒的 金属部分，以保证安全和测量准确度。 为了防止表内干电池的意外漏电，以及减少 疏忽误用的机会，万用表暂时不用时应将量 程选择开关置于“OFF”档位，或电压的最 大量程档位处。
稳压电压正向导通 压降VB源自 上页 目录 下页实验原理
限流电阻，保证稳压管 在反向状态下，控制反 向电流不至于过大击穿 管子，导致管子损坏
限流电阻保证稳压管在正向 状态下，不因正向电阻小导 致电流过大烧毁管子
图2-4-1 稳压管正、反向连接
上页 目录 下页
用万用表判断发光二极管的极性
对应两次测量中的阻值较小的那次，欧姆表黑表棒所连接的二极管的一端为 “正”(因为黑色测试棒连接欧姆表内电池的正极)。
非线性电阻的伏安特性
预 习 要 求
1.阅读指导书，了解实验原 理及实验步骤，列出实验操作 注意事项。
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预习要求
2.阅读相关内容，说明如何用万用表判断稳压管 的极型及好坏。 3.准备好数据表格。 4.回答以下两个问题： （1）在图2-4-2电路中，发光二极管的正、反向 伏安特性是否与稳压管的相同？ （2）误用TY-360型万用表的250mA直流电流档测 量10V直流电压源，计算流过万用表的电流（设电压 源内阻为零），将会发生什么情况？
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实验思考题
1.稳压管的稳压功能是利用特性曲线的哪一部分， 在伏安特性曲线上标出，为什么？ 2.用TY-360型万用表直流2.5mA档和25mA档分别测 量一个真值为2.5mA的电流，试分析每次测试结 果可能的最大绝对误差（假定无读数误差且不考 虑电流表内阻的影响）。
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制发光二极管和稳压管的伏安特性曲线，分
析实验结果和误差原因； 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和 体会。
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实验结束
实验结束后，整理好工具包，正确摆放 仪器，并将实验箱放在实验台右侧。
正向 连接 Id(mA) Vd(V) 0 0 1 3 5 10 15 20
表 2-4-2
反向 连接
Vd(V) Id(uA) 0 0 -1 -3 -5 -10
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实验步骤
发光二极管测量电路