测量线性电阻和非线性电阻的伏安特性

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1、测量线性电阻和非线性电阻的伏安特性【 复 习 题 】线 性 电 阻 和 非 线 性 电 阻 的 伏 安 特 性 ： 1. 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 服 从（ ） 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 直线 。 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 非 线 形 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的（ ） 线 。 2. 在 伏 安 特 性 的 测 试 中 ， 只 有 在 电 流 很 小 ， 电 阻 很 小 时 （ 只 有 几 个 欧 姆 ，如小灯泡） ， 将 电 压 表 与 电 阻 直 接（ ） 联 ， 再 与 电 流 表

2、（ ） 联 ，叫（ ）。 而 测 量 较 大 电 阻 （ R = 200） 的 伏 安 特 性 时 ， 要 将 电 流 表 先 直 接 与 被 测 电 阻（ ）联 后 ， 再 与 电 压 表 （ ）联 ，这 是 （ ） 。【 实 验 目 的 】1. 学习常用简单电路的连接；2. 掌握用伏安特性测量电阻的基本方法及误差分析.【 实 验 内 容 】 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 指 电 阻 元 件 两 端 电 压 U与 通 过 该 电 阻 元 件 的 电 流 I之 间 的 关 系 曲 线 。 线 性 电 阻 元 件 伏 安 特 性 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U/I 为 常 数 。

3、不 但 其 阻 值 不 随 电 压 或 电 流 变 化 而 变 化 ， 而 且 与 电 压 或 电 流 的 方 向 无 关 。 因 此 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 直 线 。 如 图 l（a） 所 示 。 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U I不 等 于 常 数 ， 它 与 电 压 电 流 的 大 小 和 方 向 有 关 。 因 此 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 坐 标 原 点 的 曲 线 。 对 电 压 、 电 流 控 制 型 的 非 线 性 电

4、阻 元 件 ， 如 白 炽 灯 和 晶 体 二 极 管 的 伏 安 特 性 分 别 如 图l（b） 和 图 l（c） 所 示 。 开启电压bc图1 电 阻 伏 安 特 性 曲 线IOOIUOIUU 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 ， 可 以 通 过 实 验 的 方 法 来 测 定 。 但 是 必 须 注 意 仪 表 的 合 理 连 接 方 法 ， 否 则 测 量 的 误 差 将 比 较 大 。 因 为 电 流 表 与 被 测 负 载 电 阻 串 联 ， 电 流 表 的 内 阻 起 了 分 压 的 作 用 。 电压 表 与 被 测 电 阻 并 联 ， 电 压 表 的 内 阻 起 了 分 流

5、的 作 用 。 两 者 都 直 接 影 响 测 量 的 结 果 。 所 以 根 据 被 测 电 阻 的 大 小 ， 合 理 连 接 电 压 表 和 电 流 表 ， 尽 可 能 减 少 测 量 误 差 。 【实 验 仪 器 】 TKHMR-1型电阻元件V-A特性测量实验仪 内含：1. 直 流 稳 压 电 源 （ 0 20V 1A ） 一 台 2. 被测元件：电阻 240/2W； 二极管 2CP15； 稳压二极管 2 C W 14； 灯泡 12V/1.5W 各一只3. 限流电阻：200 /2W 一只4. 直流电压表 档位2V 、20V 一台 5. 直流电流表 200A、2mA、20mA、200mA

6、 档位 【实 验 步 骤 】 1 测 定 线 性 电 阻 R的 伏 安 特 性 注 ： 每 次 换 接 电 路 时 必 须 切 断 电 源 ， 待 电 路 接 好 、输 出 电压 调 零 后 再 接 通 电 源 。 1.1 安培表外接法1) 按 图 2a接 线 ， 以 定 值 电 阻 R 240为 被 测 线 性 电 阻 元 件 ； 2) 从 OV间隔1V 取 10个 测 试 点 进 行 测 量 ， 记 下 R两 端 的 各 个 电 压 值 及 对 应 的 各 个 电 流 值 ， 记 入表 1 中； 3) 将 电 阻反 向 连 接 ， 重 复 步 骤 （2）， 记 下 电 压 和 电 流 值

7、， 记 人 表 1 中； V 直流稳压电源mA RP1图2a 电阻的安培外接法测量图RP2240+-V 直流稳压电源mA RP1图2b 电阻的安培内接法测量图RP2240+-1.2 安培表内接法4) 按 图 2b接 线 ， 以 定 值 电 阻 R 240为 被 测 线 性 电 阻 元 件 ； 5) 从 OV间隔1V 取 10个 测 试 点 进 行 测 量 ， 记 下 R两 端 的 各 个 电 压 值 及 对 应 的 各 个 电 流 值 ， 记 入表 2 中； 6) 将 电 阻反 向 连 接 ， 重 复 步 骤 （2）， 记 下 电 压 和 电 流 值 ， 记 人 表 1 中； 表 1 线 性

8、电 阻 安 培 表 外 接 法 伏 安 特 性 测 定 数 据 表正向U（V）12345678910I（mA）反向U（V）12345678910I（mA） 表 2 线 性 电 阻 安 培 表 内接 法 伏 安 特 性 测 定 数 据 表正向U（V）12345678910I（mA）反向U（V）12345678910I（mA） 2 测定非线性电阻元件白炽灯的伏安特性 1) 在 图2a中 将 R换 接 成 白 炽 灯 泡 。 2) 从 OV 10V之 间 取 10个 测 试 点 ， 测 量 并 记 下 对 应 白 炽 灯 泡 两 端 的 电 压 和 电 流 ， 记 人 表3中 。 表 3 非 线 性

9、 电 阻 伏 安 特 性 测 定 数 据 表正向U(V)012345678910I(mA)反向U(V)I(mA) 3 测定非线性电阻元件 稳压二极管的伏安特性 3.1 正 向 伏 安 特 性 的 测 定 按图3接线 。 先将电源输出电压调为0，再接通电源。使电源电压按表4逐渐增大，记下相应电流值并填入表 4中 。 3.2 反 向 伏 安 特 性 的 测 定 V 直流稳压电源mA RP1图4 二极管反向伏安特性测试图RP2200欧V 直流稳压电源mA RP1图3 二极管正向伏安特性测试图RP2+-+- 按图4接好电路。 调节稳压电源的输出电压，按表4中反向电流变化记录对应的电压并记录在表 4中（

10、注意：电流不要太大，以免烧坏稳压管）是否太大了？主要是考虑功率问题。 开启电压开启电流 表4 二 极 管 伏 安 特 性 测 试 数 据 表正向U(V)I(mA)00.0151015202530354045505560反向U(V)I(mA)00.0151015202530354045505560 【实 验 总 结 报 告 】 1. 根 据 表 格 内 的 实 验 数 据，在坐标中描点， 作 出 线 性 电 阻 元 件 R、 非 线 性 电 阻 元 件 白 炽 灯 泡 和 晶 体 二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 ， 并 与 图 1（a）、 （b）、(c） 进 行 比 较。 在 绘 制 特

11、 性 曲 线 时 ， 要 注 意 坐 标 比 例 的 合 理 选 择 ， 特 别 是 绘 制 稳 压 管 的 伏 安 曲 线 时 ， 正 向（取0.1V） 与 反 向（取1V） 特 性 的 横 坐 标 和 纵 坐 标 要 取 不 同 的 比 例 尺 。 2. 写 出 本 次 实 验 中 所 遇 到 的 故 障 及 排 除 的 方 法 。3.在电阻的V-A曲线上取适当的两点（间隔大点误差更小），求出V和I，并计算RV=V/I。4.回 答 以 下 思 考 题 1) 白炽灯泡的电阻值随温度变化是如何变化的？2) 稳压二极管的正向电阻值随正向电压的变化是如何变化的？3) 根 据 仪 表 精 度 与 测

12、 量 方 法 ， 思 考 一 下 产 生 误 差 的 原 因 有 哪 些？4) 线 性 电 阻 和 非 线 性 电 阻 区 别 何 在 ? 结 合 实 验 对所 绘 曲 线 加 以 说 明 。 【 结 果 分 析 】从 白 炽 灯 泡 伏 安 特 性 曲 线 的 绘 制 中 看 出 ， 金 属 导 体 的 电 阻 将 随 温 度 的 变 化 而 变 化 。 白 炽 灯 是 一 非 线 性 元 件 ，只 有 当 导 体 本 身 的 温 度 变 化 小 ， 材 料 的 温 度 系 数 小 的 情 况 下 ， 电 阻 值 才 能 近 似 看 作 不 变 。 对 一 些 大 功 率 的 电 热 性 负 载 ： 如 白 炽 灯 、 电 阻 炉 、 碘 钨 灯 等 电 阻 电 热 器 。 通 电 的 前 后 ， 温 度 变 化 很 大 。 热 状 态 电 阻 值 与 冷 状 态 电 阻 值 并 不 相 等 ， 热 状 态 电 阻 值 远 大 于 冷 状 态 电 阻 值 数 倍 。 所 以 大 功 率 电 热 负 载 在 冷 状 态 时 的 通 电 启 动 电 流 也 大 于 额 定 电 流 数 倍 ， 启 动 过 程 较 长 。 因 此 在 实 际 应 用 中 要 注 意 。 【 复 习 题 参 考 答 案 】 欧姆 、 曲 、 并 、 串 、 外接法 、 串 、 并 、 内接法