《电路》课程教学资源（实验指导）实验1 元件伏安特性

实验1电路元件伏安特性的测试 一、实验目的 1.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法 2.掌握实验台上的设备和直流电工仪表的使用方法。 二、原理说明 任何一个二端元件的特性都可用通过该元件的电流/与该元件的端电压U之间的函数关 系I=U来表示，即可用LU平面上的一条曲线来表示，该曲线称为该元件的伏安特性曲线。 I(mA) 8 h U() 图2-11 1.线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图2-1-1中直线a所示。 2.白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随温度的升高而增大。一般白炽灯的“冷 电阻”与“热电阻”可相差几倍甚至十几倍，所以它的伏安特性曲线不是直线，如图2-1-1 中曲线b所示。 3.半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图2-1-1中曲线c所示。正向电压 很小时，正向电流也很小，当正向电压超过某一值时（这个值称为死区电压，一般锗管约为 0.2~0.3V,硅管约为0.5~07V),正向电流随正向电压的增大而急剧增大：反向电压从零 直增加到十几至几十伏时，反向电流随之增加很小，可近似认为为零，所以二极管具有单向 导电性。但反向电压不能过高，当超过某一极限值时，二极管将反向击穿而损坏。 4.稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但反向特性较 特别，如图2-1-1中曲线d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电 压增加到某一值时（这个值称为管子的稳压值，不同管子有不同的稳压值），电流将突然增加， 以后它的端电压基本维持恒定，不再随外加反向电压的增大而增大

1 实验 1 电路元件伏安特性的测试 一、实验目的 1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。 2．掌握实验台上的设备和直流电工仪表的使用方法。 二、原理说明 任何一个二端元件的特性都可用通过该元件的电流 I 与该元件的端电压 U 之间的函数关 系 I=f(U)来表示，即可用 I-U 平面上的一条曲线来表示，该曲线称为该元件的伏安特性曲线。 图 2-1-1 1．线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图 2-1-1 中直线 a 所示。 2．白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随温度的升高而增大。一般白炽灯的“冷 电阻”与“热电阻”可相差几倍甚至十几倍，所以它的伏安特性曲线不是直线，如图 2-1-1 中曲线 b 所示。 3．半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图 2-1-1 中曲线 c 所示。正向电压 很小时，正向电流也很小，当正向电压超过某一值时（这个值称为死区电压，一般锗管约为 0.2～0.3V，硅管约为 0.5～0.7V），正向电流随正向电压的增大而急剧增大；反向电压从零一 直增加到十几至几十伏时，反向电流随之增加很小，可近似认为为零，所以二极管具有单向 导电性。但反向电压不能过高，当超过某一极限值时，二极管将反向击穿而损坏。 4．稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但反向特性较 特别，如图 2-1-1 中曲线 d 所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电 压增加到某一值时（这个值称为管子的稳压值，不同管子有不同的稳压值），电流将突然增加， 以后它的端电压基本维持恒定，不再随外加反向电压的增大而增大

三、实验设备 表2 号与规数量备注 可调直流稳压电源 00V 四、实验内容 电流插口 100+100(兄/25) 1002/25 2CP15￥ 图2-1-2 图2-1-3 1,熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+” “”两端。测量某 一支路电流时，将电流插头插入串接在相应支路中的电流插口即可。 2.熟悉数字万用表的使用。本实验用数字万用表测量直流电压、电流，要选择正确的档位、 量程，表笔接线也要正确。 3.测量线性电阻元件的伏安特性 按图2-12所示接线，调节稳压电源的输出电压U,使其从0开始逐渐增大，按表21-2 所示取值，测量对应的电流L,将数据记录于表2-1-2中。 表2-1-2 02 4 6 810 4.测量白炽灯（非线性电阻元件）的伏安特性 将图2-1-2中的电阻元件换成12V的灯泡，重复实验内容1的测量，将数据记录于表2-1-3 中。 表2-1-3 0 80 5.测量半导体二极管的伏安特性 按图2-1-3所示接线，其中R=200Q为限流电阻。测二极管正向特性时，调节稳压电源的 输出电压U,使U6取值范围为0~0.7V,Io不超过25mA,将测量数据记录于表2-14中。测 二极管反向特性时，只需将图2-1-3中的二极管反接，其反向电压可加到30V,反向特性数据 记录于表2-1-5中

2 三、实验设备 表 2-1-1 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0～30V 1 DG04 2 数字万用表 1 3 可变电阻器 1 DG21 4 白炽灯 12V 1 DG21 5 二极管 2CP15 1 DG21 6 稳压管 2CW51 1 DG21 四、实验内容 图 2-1-2 图 2-1-3 1．熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+” “-”两端。测量某 一支路电流时，将电流插头插入串接在相应支路中的电流插口即可。 2．熟悉数字万用表的使用。本实验用数字万用表测量直流电压、电流，要选择正确的档位、 量程，表笔接线也要正确。 3．测量线性电阻元件的伏安特性 按图 2-1-2 所示接线，调节稳压电源的输出电压 U，使其从 0 开始逐渐增大，按表 2-1-2 所示取值，测量对应的电流 IL，将数据记录于表 2-1-2 中。 表 2-1-2 负载端电压 UL(V) 0 2 4 6 8 10 负载电流 IL(mA) 4. 测量白炽灯（非线性电阻元件）的伏安特性 将图 2-1-2 中的电阻元件换成 12V 的灯泡，重复实验内容 1 的测量，将数据记录于表 2-1-3 中。 表 2-1-3 负载端电压 UL(V) 0 2 4 6 8 10 负载电流 IL(mA) 5. 测量半导体二极管的伏安特性 按图 2-1-3 所示接线，其中 R=200Ω为限流电阻。测二极管正向特性时，调节稳压电源的 输出电压 U，使 UD 取值范围为 0～0.7V，ID 不超过 25mA，将测量数据记录于表 2-1-4 中。测 二极管反向特性时，只需将图 2-1-3 中的二极管反接，其反向电压可加到 30V，反向特性数据 记录于表 2-1-5 中

表2-1-4 表2-1-5 6.测量稳压二极管的伏安特性 将图2-1-3中的二极管2CP15换成稳压二极管2CW51,重复实验内容5的测量，将数据 记录于表2-16和表217中。测稳压二极管反向特性时，需将稳压二极管反接，其反向电压 按表2-1-7所示取值 表2-1-6 表2-1- 4” 五、实验注意事项 1.注意数字万用表的极性、量程及其档位。 2.所有需要测量的电压值均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。 3.在各数据表格中记录数据时，应注意数据的正负。 4.稳压电源输出端切勿短路 5.改接线路时要注意先关断电源。 6.测量二极管正向特性时，稳压电源输出应由小到大缓慢增加，并时刻注意所测电流的读 数不得超过25mA,以免烧坏二极管。 六、预习思考题 1.线性电阻元件和非线性电阻元件的概念是什么？它们的伏安特性有何区别？ 2.稳压二极管和普通二极管有何区别？它的用途是什么？ 七、实验报告要求 1.根据各实验数据，在同一坐标纸上绘出各元件对应的伏安特性曲线（二极管和稳压二极 管的正向电压和反向电压可取不同的比例尺)。 2.根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性

3 表 2-1-4 UD(V) 0 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 ID(mA) 表 2-1-5 UD(V) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 ID(mA) 6. 测量稳压二极管的伏安特性 将图 2-1-3 中的二极管 2CP15 换成稳压二极管 2CW51，重复实验内容 5 的测量，将数据 记录于表 2-1-6 和表 2-1-7 中。测稳压二极管反向特性时，需将稳压二极管反接，其反向电压 按表 2-1-7 所示取值。 表 2-1-6 UD(V) 0 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 ID(mA) 表 2-1-7 UD(V) 0 -1 -2 -2.5 -3 -3.4 -3.7 -4 -4.2 -4.5 ID(mA) 五、实验注意事项 1．注意数字万用表的极性、量程及其档位。 2．所有需要测量的电压值均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。 3．在各数据表格中记录数据时，应注意数据的正负。 4．稳压电源输出端切勿短路。 5．改接线路时要注意先关断电源。 6．测量二极管正向特性时，稳压电源输出应由小到大缓慢增加，并时刻注意所测电流的读 数不得超过 25mA，以免烧坏二极管。 六、预习思考题 1．线性电阻元件和非线性电阻元件的概念是什么？它们的伏安特性有何区别？ 2．稳压二极管和普通二极管有何区别？它的用途是什么？ 七、实验报告要求 1．根据各实验数据，在同一坐标纸上绘出各元件对应的伏安特性曲线（二极管和稳压二极 管的正向电压和反向电压可取不同的比例尺）。 2．根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性