学生实验报告
开课学院及实验室： 年 月 日
学院 机械与电气年级、专工程学院 业、班 姓名 学号 实验课程名称 电路基础实验 成绩 实验项目名称 基本仪表的使用及电路元件伏安特性测绘 指导老师 一、实验目的 1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 2. 掌握常用电压表、电流表内阻的测量方法。 3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 4. 学会识别常用电路元件的方法。 5. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 6. 掌握实验台上直流电工仪表、万用表和设备的使用方法。 二、实验原理 任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。 1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条 ( )通过坐标原点的直线，如图1-5中a所示， IC该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。 Db2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 -30-20-100而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度 C0.51U(V)越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻” Dbdd与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍， 所以它的伏安特性如图1-5中b曲线所示。 3. 一般的半导体二极管是一个非线性 电阻元件，其伏安特性如图1-5中 c所示。 图1-5 正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V， 硅管约为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。 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，但其反向特性较特别，如图1-5中d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。 (注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。) 三、使用仪器、材料 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 2 万 用 表 1 自备 3 直流数字毫安表 0~200mA 1 实验台自带 4 直流数字电压表 0~200V 1 实验台自带 5 二 极 管 IN4007/2CP15 1 DGJ-05 6 稳 压 管 2CW51 1 DGJ-05 7 白 炽 灯 12V，0.1A 1 DGJ-05 8 线性电阻器 200Ω，1KΩ/8W 1 DGJ-05 四、实验步骤 1. 测定线性电阻器的伏安特性 按图1-6接线，调节稳压电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V，将相应的电压表和电流表的读数UR、I记录在表1中。 ＋mA－200Ω＋mA－ ＋＋R＋U ＋ RUDIN4007V －1KV－－ －图 1-6 图 1-7 2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性 将图1-6中的R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复步骤1。将数据记录在表2中（UL为灯泡的端电压）。 3. 测定半导体二极管的伏安特性 按图1-7接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施压UD+可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-7 中的二极管D反接，且其反向施压UD－可达30V。将数据记录在表3.1，表3.2中。 4. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1-7中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。 （2）反向特性实验：将图1-7中的R换成1KΩ，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，测量2CW51二端的电压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。 将实验数据 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等） 1、表1 UR（V） 0 2 4 6 8 10 I（mA） 0 02.0 04.0 06.0 08.0 10.0 2、表2 UL（V） 0.1 0.5 1 2 3 4 5 I（mA） 07.7 17.6 24.3 33.2 40.9 47.7 54.2 3、表3.1 正向特性实验数据 UD+ (V) 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.71 I（m A） 00.0 00.0 00.3 00.9 02.6 07.9 21.6 32.6 表3.2 反向特性实验数据 UD－(V) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（mA） 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 00.0 4、表4.1 正向特性实验数据 UZ+（V） 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I（mA） 0.00 0.00 0.00 0.02 0.08 0.31 1.99 9.42 表4.2 反向特性实验数据 UO(V) 2.00 4.00 6.00 8.00 10.2 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 UZ－（V） -1.74 -2.25 -2.47 -2.62 -2.73 -2.81 -2.88 -2.94 -2.99 -3.04 I（mA） 0.25 1.74 3.51 5.36 7.41 9.19 11.12 12.99 14.94 16.90 六、实验结果及分析 1.根据表1，可得线性电阻的伏安特性曲线如右图1所示： 图1：线性电阻的伏安特性曲线 2、根据表2，白炽灯丝电阻伏安特性曲线如下图2所示： 图2：白炽灯丝电阻伏安特性曲线 3、根据表3.1,表3.2可得半导体二极管伏安特性曲线如下图3所示： 图3：半导体二极管伏安特性曲线 4、根据表4.1,表4.2可得半导体二极管伏安特性曲线如下图4所示： 图4：半导体二极管伏安特性曲线 5、根据图1可得：线性电阻的伏安特性曲线是一条通过原点的直线，其电压与电流成正比； 根据图2可得：白炽灯电阻为非线性电阻，灯丝电阻值随电流的增大而增大； 根据图3可得：半导体二极管是非线性电阻元件，正向电压很小，正向电流随正向压降的升高而急剧上升，而反响电压为零。可见半导体二极管具有单向导电性； 根据图4可得：稳压二极管是非线性电阻元件，正向特性与普通二极管类似——正向电压很小，正向电流随正向压降的升高而急剧上升。但反向特性较特别——在反向电压可是增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某数值时，电流突然增加，以后其端电压基本维持稳定。
