电阻伏安特性Word文档格式.docx
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线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。
可表示为：
U=IR，其中R为常量，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。
如图19-1（a）所示。
（3）非线性电阻元件
非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R随着其电压或电流的改变而改变，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图19-1（b）所示。
（4）测量方法
在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压，测量出流过该元件中的电流；
或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流，测量该元件两端的电压，便得到被测电阻元件的伏安特性。
2.直流电压源
（1）直流电压源
理想的直流电压源输出固定幅值的电压，而它的输出电流大小取决于它所连接的外电路。
因此它的外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图19-2（a）中实线所示。
实际电压源的外特性曲线如图19-2（a）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us和内电阻Rs相串联的电路模型来表示，如图19-2（b）所示。
图19-2（a）中角θ越大，说明实际电压源内阻Rs值越大。
实际电压源的电压U和电流I的关系式为：
（19-1）
（2）测量方法
将电压源与一可调负载电阻串联，改变负载电阻R2的阻值，测量出相应的电压源电流和端电压，便可以得到被测电压源的外特性。
3.直流电流源
（1）直流电流源
理想的直流电流源输出固定幅值的电流，而其端电压的大小取决于外电路，因此它的外特性曲线是平行于电压轴的直线，如图19-3（a）中实线所示。
实际电流源的外特性曲线如图19-3（a）中虚线所示。
在线性工作区它可以用一个理想电流源Is和内电导Gs（Gs=1/Rs）相并联的电路模型来表示，如图19-3（b）所示。
图19-3（a）中的角θ越大，说明实际电流源内电导Gs值越大。
实际电流源的电流I和电压U的关系式为：
（19-2）
电流源外特性的测量与电压源的测量方法一样。
四、实验步骤
1.测量线性电阻元件的伏安特性
（1）按图19-4接线，取RL=47，Us用直流稳压电源，先将稳压电源输出电压旋钮置于零位。
（2）调节稳压电源输出电压旋钮，使电压Us分别为0V、1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V，并测量对应的电流值和负载RL两端电压U，数据记入表1。
然后断开电源，稳压电源输出电压旋钮置于零位。
（3）根据测得的数据，在下面坐标平面上绘制出RL=47电阻的伏安特性曲线。
表1线性电阻元件实验数据
Us（v）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
I（mA）
U（v）
R=U/I（）
2.测量非线性电阻元件的伏安特性（钨丝灯电阻伏安特性测量）
通过本实验了解钨丝灯电阻随施加电压增加而增加的特性，并了解钨丝灯的使用情况。
实验仪用灯泡中钨丝和家用白炽灯泡中钨丝同属一种材料，但丝的粗细和长短不同。
本实验的钨丝灯泡规格为12V0.1A。
金属钨的电阻温度系数为4.8×
10-3/℃，为正温度系数，当灯泡两端施加电压后，钨丝上就有电流流过，产生功耗，灯丝温度上升，致使灯泡电阻增加。
灯泡不加电时电阻称为冷态电阻。
施加额定电压时测得的电阻称为热态电阻。
由于钨丝点亮时温度很高，超过额定电压时，会烧断，所以使用时不能超过额定电压。
在一定的电流范围内，电压和电流的关系为：
（19-3）
式中U—灯泡二端电压，I—灯泡流过的电流，K，N—与灯泡有关的常数
为了求得常数K和n，可以通过二次测量所得U1、I1和U2、I2，得到：
（19-4）
（19-5）
将式（19-4）除以式（19-5）式可得
（19-6）
将式（19-6）式代入式（19-4）式可以得到：
（19-7）
注意：
一定要控制好钨丝灯泡的两端电压！
严禁超过额定电压！
灯泡电阻在端电压12V范围内，大约为几欧到一百多欧姆，电压表在20V档内阻为1MΩ，远大于灯泡电阻，而电流表在200mA档时内阻为10
或1
（因万用表不同而不同），和灯泡电阻相比，小得不多，宜采用电流表外接法测量，电路图见图19-5。
接线前应确认电压源的输出已经调到最小！
按表2规定的过程，逐步增加电源电压，注意不要超过12V！
记录相应的电流表数据。
表2钨丝灯泡伏安特性测试数据
灯泡电压V（V）
11
12
灯泡电流A（mA）
灯泡电阻计算值（
）
在坐标纸上画出钨丝灯泡的伏安特性曲线，并将电阻计算值也标注在坐标图上。
选择二对数据，按式（19-6）和式（19-7）式计算出K、n两个数值。
由此写出式（19-3）式，并进行多点验证。
3.测量直流电压源的伏安特性
（1）按图19-6接线，将直流稳压电源视作直流电压源，取R=100。
（2）稳压电源的输出电压调节为Us=10V，改变电阻RL的值，使其分别为100、47、20、10、5.1、1，测量其相对应的电流I和直流电压源端电压U，记于表3中。
表3电压源实验数据
RL（）
100
47
20
5.1
U（V）
（3）根据测得的数据在坐标平面上绘制出直流电压源的伏安特性曲线。
4.测量实际直流电压源的伏安特性
（1）按图19-7接线，将直流稳压电源Us与电阻Ro（取47）相串联来模拟实际直流电压源，如图中虚线框内所示，取R=100。
（2）将稳压电源输出电压调节为Us=10V，改变电阻RL的值，使其分别为100、47、20、10、5.1、1，测量其相对应的实际电压源端电压U和电流I，记入表4中。
表4实际电压源实验数据
（3）根据测得的数据在下面平面坐标上绘制实际电压源的伏安特性曲线。
5.测量直流电流源的伏安特性
（1）按图19-8接线，RL为可变负载电阻。
（2）调节直流稳电源的输出电流为Is=25mA，改变RL的值分别为300、200、100、50、20，（其中300采用200与100串联，50采用2个100并联），测量对应时电流I和电压U，记入表5中。
表5电流源实验数据
300
200
50
（3）根据测得的数据在坐标平面上绘制电流源的伏安特性曲线。
6.测量实际直流电流源的伏安特性
（1）按图19-9接线，RL为负载电阻，取Ro=1k，将Ro与电流源并联来模拟实际电流源，如图中虚线框内所示。
（2）调节电流源输出电流Is=25mA，改变RL的值分别为300、200、100、50、20，测量对应的电流I和电压U，记入表6中。
表6实际电流源实验数据
（3）根据测得的数据在坐标平面上绘制实际电流源的伏安特性曲线。
五、注意事项
1.电流表应串接在被测电流支路中，电压表应并接在被测电压两端，要注意直流仪表“+”、“－”端钮的接线，并选取适当的量限。
2.使用测量仪表前，应注意对量程和功能的正确选择。
3.直流稳压电源的输出端不能短路。
4.实验中用到的RL可以用470/2W的电位器代替，通过调节电位器接入不同的RL（用万用表测出），并记下各测量数据。
六、分析和讨论
1.比较47电阻与白炽灯的伏安特性曲线，可得出什么结论？
2.试从钨丝灯泡的伏安特性曲线解释为什么在开灯的时候容易烧坏？
3.在电子振荡器电路中，经常利用正温度系数的灯泡，作为振荡器电压稳定的自动调节元件，参考电路图19-10，试从钨丝灯伏安特性说明该振荡器稳幅原理。
4.根据不同的伏安特性曲线的性质区分它们为何种性质的电阻？
5.通过元件伏安特性曲线分析欧姆定律对哪些元件成立？
哪些元件不成立？
6.比较直流电压源和实际直流电压源的伏安特性曲线，从中得出什么结论？
7.比较直流电流源和实际直流电流源的伏安特性曲线，从中得出什么结论？
8.稳压电源串联电阻构成的电压源，它的输出电压与输出电流之间有什么关系？
是否能写出伏安特性方程式？
9.选取表6中的任一组实验结果，按式（19-2）计算出Rs、Gs和实验参数比较。
附一：
二极管伏安特性曲线的研究
1．实验目的
通过对二极管伏安特性的测试，掌握锗二极管和硅二极管的非线性特性，从而为以后正确设计使用这些器件打下技术基础。
2．伏安特性描述
对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过（多数载流子导电），随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时（锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右），电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿现察，这很容易造成二极管的永久性损坏。
所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。
二极管伏安特性示意见图19-F1-1，19-F1-2。
实验设计
（1）反向特性测试电路
图19-F1-3二极管反向特性测试电路
二极管的反向电阻值很大，采用电流表内接测试电路可以减少测量误差。
测试电路如图19-F1-3，电阻选择510Ω。
（2）正向特性测试电路
图19-F1-4二极管正向特性测试电路
二极管在正向导通时，呈现的电阻值较小，宜采用电流表外接测试电路。
电源电压在0～10V内调节，变阻器开始设置510
，调节电源电压，以得到所需电流值。
数据记录格式见表F1-1，F1-2
表F1-1反向伏安曲线测试数据表
I（
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