电阻元件伏安特性的测定

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1、实验四电阻元件伏安特性的测定【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。乔治·西蒙·欧姆生平简介乔治·西蒙·欧姆(GeorgSimonOhm,1787～1854年)是德国物理学家。图4-1乔治·西蒙·欧姆1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律

2、——欧姆定律，这是他最大的贡献。这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律，通过部分电路的电流，等于该部分电路两端的电压，除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律，即通过闭合电路的电流，等于电路中电源的电动势，除以电路中的总电阻。为了纪念他，人们把电阻的单位命名为欧姆。【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】双刀双置开关直流电流表直流稳压电源（SG1731SL5A），直流电压表（

3、C31/1-V0.5级），直流电流表（C31/1-A0.5级），滑线变阻器（0.5A，1.5K），待测电阻两个（一个几十欧，一个几千欧），待测二极管，单刀单掷开关一个，单刀双掷开关一个，导线10根。待测电阻滑线变阻器直流稳压电源单刀双置开关直流电压表图4-3电压表、电流表、电阻、开关图4-2滑线变阻器、稳压电源、开关【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4-4-4（a）所示。

4、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4-4-4（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。图4-1（a）线性电阻的伏安特性曲线图4-1（b）二极管的伏安特性曲线3、伏安法测电阻欧姆定律告诉我们，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。由此可求得电阻（4-1）这是伏安法测电阻所根据的基本原理。图4-5电路（1）电流表内接法如图4-5所示，将单刀双掷开关接到端，电电

5、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的电流，但电压表测出的电压U应等于两端的电压与电流表内阻上的电压之和。（4-2）由此式可知，电阻的测量值比实际值要大，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，应按式进行修正。（由实验室给出）。（2）电流表外接法图4-5中，将接到b端，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。（4-3）由此式可知，电阻的测量值比实际值要小，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（如为几欧或几十欧）时用“外接法”。为精

6、确计算出的值，应按式进行修正。（由实验室给出）。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，由P型、N型半导体材料制成PN结经欧姆接触引出电极，封装而成。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4-4（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；在反向电流超过某一数值—时，电流急剧增大，这种情况称做击穿，叫做击穿电压。正向导通后锗管的正向电压降约为0.2～0.3V，硅管约为0.6～0.8V。二极管的主要参数有：最大整流电流，即二

7、极管正常工作时允许通过的最大正向平均电流；最大反向电压，一般为反向击穿电压的一半；反向电流是反向饱和电流的额定值。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。5、测量电阻元件特性应注意的问题：（1）伏安法测电阻测量时加在被测电阻两端的电压不得超过该电阻的最大电压值。若被测电阻的阻值为，额定功率为，则其最大允许电压为最大允许电流为：实验时电源电压值的