测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线.pdf

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1、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

2、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×12200Ω×14、白炽灯泡1只12V/3W5、稳压二极管1只2CW566、短接桥和连接导线若干SJ-009和SJ-3019、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

3、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。UR=I图（a）线性电阻的伏安特性曲线图（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U的电阻成反比，即I=。由此可求得电阻RUR=（1-1）I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

4、所示，电路属于电流表内接法。电流表测出的电流I就是通过待测电阻R的电x流I，但电压表测出的电压U应等于R两端的电压U与电流表内阻R上的电压U之和。xxxAAUUU+RxAARR===+=+RR(1)（1-2）测xAxIIRxxRA由此式可知，电阻的测量值R比实际值R要大，是由于电流表内接带来的误差，测xRx称为接入误差。在粗略测量的情况下，一般在R>>R（如R为几千欧）时用“内接法”。xAx为精确计算出R的值，应按式R=R−R进行修正。（R由实验室给出）。xx测AA（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R两端的电压U，但电xx流表测出电流Ｉ应等于I与I之

5、和。xVUUURxxxR====（1-3）测IIIxV+IVRxI(1++)1xIRxVRx由此式可知，电阻的测量值R比实际值R要小，是由于电流表外接带来的接入误测xRV差。在粗略测量的情况下，一般在R<

6、，电流趋近极限值—I,I叫做反向饱和电流。SS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I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、I的值。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

7、器，测出8组U、I值。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123456UV()I()AR()Ω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