@FB321伏安特性实验讲义

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1、电学元件的伏安特性测量(FB321型电阻元件V-A特性实验仪)实验讲义杭州精科仪器有限公司10电学元件的伏安特性测量电路中有各种电学元件，如线性电阻、半导体二极管和三极管，以及光敏、热敏和压敏元件等。知道这些元件的伏安特性，对正确地使用它们是至关重要的。利用滑线变阻器的分压接法，通过电流和电压表正确地测出它们的电压与电流的变化关系称为伏安测量法（简称伏安法）。伏安法是电学中常用的一种基本测量方法。【实验目的】1．验证欧姆定律。2.掌握测量伏安特性的基本方法。3．学会直流电源、电压表、电流表、电阻箱等仪器的正确使用方法。【实验原理】

2、1.电学元件的伏安特性：在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。在欧姆定律式中，电压的单位为伏特，电流的单位为安培，电阻的单位为欧姆。一般以电压为横坐标和电流为纵坐标作出元件的电压－电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为一直线。这类元件称为线性元件，如图1所示。至于半导体二极管、稳压管等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线

3、性关系变化，其伏安特性为一曲线。这类元件称为非线性元件，如图2所示为某非线性元件的伏安特性。在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电压和通过的电流均不超过额定值。此外，还必须了解测量时所需其它仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格），也不得超过其量程或使用范围。根据这些条件所设计的线路，可以将测量误差减到最小。2．实验线路的比较与选择：在测量电阻的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图3（a10）中电流表内接法和图3（b）中电流表外接法。电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为和）。

4、简化处理时直接用电压表读数除以电流表读数来得到被测电阻值，即，这样会引进一定的系统性误差。当电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大，即有:（1）当电流表外接时，电流表读数比电阻中流过的电流大，这时应有：(2)在（1）式和（2）式中，和分别代表安培表和伏特表的内阻。比较电流表的内接法和外接法，显然，如果简单地用值作为被测电阻值，电流表内接法的结果偏大，而电流表外接法的结果偏小，都有一定的系统性误差。在需要作这样简化处理的实验场合，为了减少上述系统性误差，测量电阻的线路方案可以粗略地按下列办法来选择：（1）当,且较大得不多时，宜选用

5、电流表外接；（2）当，且和相差不多时，宜选用电流表内接；（3）当，且时，则必须先用电流表内接法和外接法测量，然后再比较电流表的读数变化大还是电压表的读数变化大？根据比较结果再决定采用内接法还是外接法，具体方法见本实验的实验内容第2点的第（3）小点。如果要得到待测电阻的准确值，则必须测出电表内阻并按（1）和(2)式进行修正，本实验不进行这种修正。【实验仪器】型电阻元件特性实验仪一台（测试元件、专用连接线等）【实验内容】1．测定线性电阻的伏安特性，并作出伏安特性曲线，从图上求出电阻值10（1）按图4接线，其中电阻。（2）依此选择电源的

6、输出电压档为，电流表和电压表的量程分别为和，分压输出滑动端置于端（为什么？注意本实验中端皆指接于电源负极的公共端）。然后自己复核电路无误后，请教师检查。（3）选择测量线路。按图4a连接线路并合上，调节分压输出滑动端使电压表（可设置电压值）和电流表有一合适的指示值，记下这时的电压值和电流值，然后，再按图4b连接线路并合上，调节分压输出滑动端使电压表值不变，记下和。将、与、进行比较，若电流表示值有显著变化（增大），便为高阻（相对电流表内阻而言）则采用电流表内接法。若电压表有显著变化（减小），即为低阻（相对电压表内阻而言），则采用电流表

7、外接法。按照系统误差较小的联接方式接通电路（即确定电流表内接还是外接）。但若无论电流表内接还是外接，电流表示值和电压表示值均没有显著变化，则采用任何一种联接方式均可（为什么会产生这样的现象？）。（4）选定测量线路后，取合适的电压变化值（如变化范围，变化步长为），改变电压测量8个测量点，将对应的电压与电流值列表记录，以便作图。2．测定二极管正向伏安特性，并画出伏安特性曲线（1）连联线前，先记录所用晶体管型号和主要参数（即最大正向电流和最大反向电压）。然后用万用表欧姆档测量其正反向阻值，从而判断晶体二级管的正负极（万用表处于欧姆档时，

8、负笔为正电位，正笔为负电位。指针式、数字式则相反）。想一想如何利用它判别二极管的正负极？还有其它判别二极管极性的办法吗？在本实验中，我们实际上可以直接根据在二极管元件上的标志来判断其正反向（正负极）的。（2）测量晶体二极管正向特性：10因为二极管正