实验一-电路元件伏安特性的测试.doc

1、 1电工电子实验教学中心学生实验报告 学 年 第 一 学 期实 验 课 程 电 路 分 析 实 验 实 验 室 电 子 技 术 实 验 室 二实 验 地 点 东 区 一 教 518 学 号 姓 名 2实验项目 电路元件伏安特性的测试实验时间 月 日 星期 ， 节 实验台号报告成绩一、实验目的1. 掌握线性、非线性电阻元件及电源的概念。2. 学习线性电阻和非线性电阻伏安特性的测试方法。3. 学习直流电压表、直流电流表及直流稳压电源等设备的使用方法。二、实验仪器1、电路分析实验箱2、数字万用表三、实验原理1.数字万用表的构成及使用方法数字万用表一般由二部分构成，一部分是被测量电路转换为直流电压信号

2、，我们称为转换器：另一部分是直流数字电压表。直流数字电压表构成了万用表的核心部分，主要由模-数转换器和显示器组成。可用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向压降及电路通断，具有数据保持和睡眠功能。整体结构 显示屏1) 交直流电压测量（1）将红表笔插入 V 插孔,黑表笔插入 COM 插孔。（2）将功能开关置于 V 量程档。3并将测试表笔并联在被测元件两端。2) 交直流电流测量（1）将红表笔插入 mA 或 A 插孔,黑表笔插入 COM 插孔。（2）将功能开关置 A量程。（3）表笔串联接入到待测负载回路里。3) 电阻测量（1）将红表笔插入 V 插孔,黑表笔插入 COM插孔。（2）将功能开关置

3、于 量程。（3）将测试表笔并接到待测电阻上4) 二极管和蜂鸣通断测量 （1）将红表笔插入 V 插孔,黑色表笔插入“ COM ”插孔。（2）将功能开关置于二极管和蜂鸣通断测量档位。（3）如将红表笔连接到待测二极管的正极,黑表笔连接到待测二极管的负极，则LCD上的读数为二极管正向压降的近似值。将表笔连接到待测线路的两端,若被测线路两端之间的电阻大于 70,认为电路断路；被测线路两端之间的电阻10,认为电路良好导通,蜂鸣器连续声响；如被测两端之间的电阻在 1070 之间，蜂鸣器可能响,也可能不响。同时 LCD显示被测线路两端的电阻值。2. 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 1

4、.1.1所示；非线性电阻元件，如半导体二极管 ，其伏安特性如图 1.1.2所示，电压、电流关系不服从欧姆定律。UIUI0 0图 1.1.1 线性电阻的伏安特性曲线 图 1.1.2二极管的伏安特性曲线3. 理想电压源与实际电压源理想电压源的符号和伏安特性曲线如图 1.1.4(a)所示，理想电压源实际上是不存在的，实际电压源总具有一定的能量损失，其端口的电压与电流的关系为：U=U s-IRO4+-UI0UU s+-IU sUIU sROU s+-I0(a) 理想电压源的符号和伏安特性曲线 (b) 实际电压源的符号和伏安特性曲线图 1.1.44. 电压、电流的测量及其测量误差万用表测量两点电压时，要

5、求把表笔与这两点并联；测电流时，应把该支路断开，把电流表串联接入此支路。因此要求电压表内阻为无穷大，而电流表内阻为零。实际万用表都达不到这个理想程度，接入电路时，使电路状态发生变化。测量值与实际值之间会产生误差，这种由于仪表的内阻引入的测量误差我们称之为方法误差。ARVR o稳压电源V11 22 图 1.1.5 电压、电流测试电路例如在测量图 1.1.5中的 支路的电流和电压时，电压表在线路中的连接方法有两种可供选择，如图中的 1-1点和 2-2点。在 1-1点时，电流表的读数为流过 R的电流值，而电压表的读数不仅含有 R上的电压降，而且含有电流表内阻上的电压降，因此电压表的读数较实际值为大；

6、当电压表在 2-2处时，电压表的读数为 R上的电压降，而电流表的读数除含有电阻 R的电流外还含有流过电压表的电流值，因此电流表的读数较实际值为大。显而易见，当 R的阻值比电流表的内阻大得多时，电压表宜接在 1-1处，当电压表的内阻比 R的阻值大得多时则电压表的测量位置应选择在 2-2处。实际测量时，某一支路的电阻常常是未知的，因此，电压表的位置可以用下面方法选定：先分别在1-1和 2-2两处试一试，如果这两种接法电压表的读数差别很小，甚至无差别，即可接在 1-1处。如果两种接法电流表的读数差别很小或无甚区别，则电压表接于 1-1处或 2-2处均可。四、预习要求1、通过预习熟悉基本电工仪表2、从

7、理论上能分析出万用表内阻对测量结果的影响3、完成预习报告5清楚实验目的、实验仪器、实验原理并画出实验电路图及表格，计算出理论值，用铅笔填入表格内。五、实验内容1. 测定线性电阻的伏安特性按图 1.1.6接好线路，经检查无误后，接入直流稳压电源 Us，调节输出电压大小，将测量所得电流值记录于表 1-1-1中。2 k AU S+-RV图 1.1.6 线性电阻的伏安特性测试电路2. 测定理想电压源的伏安特性按图 1.1.8接线，其中 R1为限流电阻，R 2作为稳压电源的负载。图 1.1.8 理想电压源的伏安特性测试电路接入直流稳压电源，调 US=5V，由大到小改变电阻 R2的阻值，使其分别等于590

8、 、 470、 320、 270、 200、 100，将相应的电压、电流数值记入表1-1-4中。3. 测定实际电压源的伏安特性首先选取一个 51的电阻作为直流稳压电源的内阻 Ro，与稳压电源串联组成一个实际电压源模型，其实验电路如图 1.1.9所示。改变负载电阻 R的值，测量电压、电流，数据填入表 1-1-5中。6图 1.1.9 实际电压源的伏安特性测试电路六、数据处理1、表 1-1-1 线性电阻测量数据记录)(VU0 2 4 6 8mAI2、表 1-1-4 理想电压源测量数据记录)(2R开路 590 470 320 270 200 100VU)mA(I3、表 1-1-5 实际电压源测量数据记录)(2R开路 590 470 320 270 200 100VU)mA(I七、思考题1、以下是用伏安法测量电阻的两种不同接线方法，为使得测量结果更准确，选择哪种测量方法更好些？ 为什么？（提示：可以从 R值较小和 R值很大两种情况分析） 72、如何用实验的方法来判断某一电阻为线性电阻还是非线性电阻? 3、万用表在测量直流电压时，红黑表笔所接元件两端位置不同时，测量结果有什么不同，为什么？ 4、利用万用表测量电阻时，在有源电路中完成测试和将电阻从电路中断开测试，其结果有什么不同，为什么？八、实验体会8