FB321伏安特性实验讲义Word下载.docx
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2.实验线路的比较与选择：
在测量电阻R的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图3（a）中电流表内接法和
图3（b）中电流表外接法。
电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为Rv和Ra）。
简化
处理时直接用电压表读数U除以电流表读数I来得到被测电阻值R，即RU/I，这样会引进一定的系统性误差。
当电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大，即有：
R¥
Ra
当电流表外接时，电流表读数比电阻R中流过的电流大，这时应有:
外接线路图
在
（1）式和
（2）式中，Ra和Rv分别代表安培表和伏特表的内阻。
比较电流表的内接法和外接法，显然，如果简单地用%值作为被测电阻值，电流表内接法的结果偏大,而电流表外接法的结果偏小，都有一定的系统性误差。
在需要作这样简化处理的实验场合，为了减少上述系统性误差，测量电阻的线路方案可以粗略地按下列办法来选择：
Rv，且R较Ra大得不多时，宜选用电流表外接；
Ra，且R和Rv相差不多时，宜选用电流表内接；
Ra，且RRv时，则必须先用电流表内接法和外接法测量，然后再比
（1）当R
（2）当R
（3）当R
较电流表的读数变化大还是电压表的读数变化大？
根据比较结果再决定采用内接法还是
外接法，具体方法见本实验的实验内容第2点的第（3）小点。
如果要得到待测电阻的准确值，则必须测出电表内阻并按
（1）和⑵式进行修正，本
实验不进行这种修正。
【实验仪器】
FB321型电阻元件VA特性实验仪一台（测试元件、专用连接线等）
【实验内容】
1.测定线性电阻的伏安特性，并作出伏安特性曲线，从图上求出电阻值
r<
3P
'
©
-I
Rr
b电養药外捷
4接线，其中R1冏4电阻。
!
就養的内.外接践路
■
（1）按图
（2）依此选择电源的输出电压档为10V，电流表和电压表的量程分别为20mA和
20V,分压输出滑动端C置于B端（为什么？
注意本实验中B端皆指接于电源负极的公共端）。
然后自己复核电路无误后，请教师检查。
（可
Ii,
U2
（3）选择测量线路。
按图4a连接线路并合上K1，调节分压输出滑动端C使电压表设置电压值UjZ.OOV）和电流表有一合适的指示值，记下这时的电压值U1和电流值然后，再按图4b连接线路并合上K1，调节分压输出滑动端C使电压表值不变，记下
和12。
将U1、I1与U2、12进行比较，若电流表示值有显著变化（增大），R便为高阻
（相对电流表内阻而言）则采用电流表内接法。
若电压表有显著变化（减小），R即为低
阻（相对电压表内阻而言），则采用电流表外接法。
按照系统误差较小的联接方式接通电路（即确定电流表内接还是外接）。
但若无论电流表内接还是外接，电流表示值和电压表
示值均没有显著变化，则采用任何一种联接方式均可（为什么会产生这样的现象？
）。
（4）选定测量线路后，取合适的电压变化值（如变化范围3.00~10.00V，变化步长为1.00V）,改变电压测量8个测量点，将对应的电压与电流值列表记录，以便作图。
2.测定二极管正向伏安特性，并画出伏安特性曲线
（1）连联线前，先记录所用晶体管型号和主要参数（即最大正向电流和最大反向电压）。
然后用万用表欧姆档测量其正反向阻值，从而判断晶体二级管的正负极（万用表处于欧姆档时，负笔为正电位，正笔为负电位。
指针式、数字式则相反）
想一想如何利用它判别二极管的正负极？
还有其它判别二极管极性的办法吗？
在本实验中，我们实际上可以直接根据在二极管元件上的标志来判断其正反向（正负极）的。
（2）测量晶体二极管正向特性:
图5测量二极管正向特性电路与实验接线图
因为二极管正向电阻小，可用图5所示的电路，图中R100为保护电阻，用以限
制电流。
避免电压到达二极管的正向导通电压值时，电流太大，损坏二极管或电流表。
接
通电源前应调节电源E使其输出电压为3V左右，并将分压输出滑动端C置于B端（这与图4是一样的）。
然后缓慢增加电压，如取0.00V、0.10V、0.20V、……（到电流变化大的地方，如硅管约0.6~0.8V可适当减小测量间隔），读出相应电流值，将数据记入相应表格。
最后关断电源（此实验硅管电压范围在1.0V以内，电流应小于最大正向额定电
流，可据此选用电表量程。
表格上方应注明各电表量程及相应误差）
【数据与结果】
（1）线性电阻伏安特性的测定
测量线路的选择及误差分析
电流表内接
Ui
I1
RUi
RlIi
Ri
RiR1
电流表外接
I2
R2U2
R2
R2R2
电流表准确度等级K
上表中
R，U，
I的计算公式如下:
，量程Im
UK%Um,U为测得值;
IK%Im,I为测得值。
由此可见，使电表读数尽可能接近满量程时，测量电阻的准确度高。
将Uj、h与U2、I2进行直接比较，可以确定电流表内接还是外接。
本实验可以作进一步分析。
（2）电阻伏安特性测定
测量序数
1
2
3
4
5
6
7
8
U（V）
I（mA）
数据处理要求：
（a）按上表数据进行等精度作图（复习等精度作图规则）。
以自变量U为横坐标，应
10V，贝UU100.5%0.05V，即测量的电压值中小数点后第一位（十分位）
1mm0.1V。
同理，可定出
变量I为纵坐标，且据等精度原则选取作图比例尺。
例如电压表准确度K0.5,
Um
是可信值，而百分位为可疑数，故作图时横轴的比例尺应为
纵轴1mm代表多少mA。
A和B（不要选与测量数据相，由下式求出R值。
（b）从UI图上求电阻R值。
在UI图上选取两点同的点，且A、B点尽可能相距远一些，请思考为什么？
）
RUbUa
IBIA
（3）二极管正、反向伏安特性曲线测定:
按上表数据进行等精度作图，画出二极管正向伏安特性曲线。
【思考题】
1电流表或电压表面板上的符号各代表什么意义？
电表的准确度等级是怎样定义的?
怎样确定电表读数的示值误差和读数的有效数字？
ffl6变阻器的限流接袪
2.滑线变阻器在电路中主要有几种基本接法？
它们的功能分别是什么？
在图4和图6的
线路中滑线变阻器各起什么作用？
在图6中，当滑动端C移至A或B时，电压表读数的
变化与图4中移动C点时的变化是否相同？
3.1.5级0~3V的电压表表面共有60分格，如以V为单位，它的读数应读到小数点后第几位？
2.5级0~10mA的毫安表表面共有50分格，如以mA为单位，它的读数又应读到小数点后第几位？
4•有一个0.5级、量限为100mA的电流表，它的最小分度值一般应是多少？
最大绝对误差是多少？
当读数为50.0mA，此时的相对误差是多少？
若电表还有200mA的量程，
上列各项分别是多少？
5•用量程为1.5/3.0/7.5/15V的电压表和50/500/1000mA的电流表测量额定电压为
6.3V,额定电流为300mA的小电珠的伏安特性，电压表和电流表应选哪一量程？
若欲测另一额定电压力为12V的小电珠，额定电流不知道，这时电压表和电流表的量程如何选取？
6•提供下列仪表：
0~6V可调直流稳压电源；
滑线变阻器Ro100（2A）及
1k（0.5A）各一只；
0.5级多量程电流表；
0.5级多量程电压表；
待测电阻一只；
待校1.5级电压表一只。
已知电表内阻
-量程
（mA）
7.5
15
30
75
L内阻
Ra（）
3.43
2.31
1.26
0.4
厂貝壬口量程
（V）
内阻
Rv（）
500/V
电流表
电压表
（1）设计一个伏安法测电阻的控制电路，待测电阻围20~30mA，画出电路，并注明电路中各元件的参数。
（2）设计一个校正电压表的控制电路，待校表量程5V，内阻50k，画出电路，并注明电路中各元件的参数。
FB321型电阻元件V-A特性实验仪使用说明书
一•实验仪概述
本实验仪由直流稳压电源、可变电阻器、电流表、电压表及被测元件等五部分组成，电压表和电流表采用四位半数显表头，可以独立完成对线性电阻元件、半导体二极管、钨丝灯泡等电学元件的伏安特性测量。
必须合理配接电压表和电流表，才能使测量误差最小,
这样可使初学者在实验方案设计中，得到锻炼。
二.直流稳压电源技术指标
1•输出电压：
0~2V、0~10V两档（连续可调）
團7FB321型电阻元件伏安特性实验仪面板團
（1）电阻变化范围:
（2）电阻的
0~11,100，最小步进量10；
功耗值：
（1~10）1k,0.5W；
（1~10）100,1W；
（1~10）10,5W。
3.使用说明：
（1）作变阻器使用：
0号和2号端之间电阻等于三个位电阻盘电阻值之和，电阻值为0-11,100，最小
步进值为10；
0号和1号端子间电阻值为0~1100最小步进量10；
1号和2号端子
间电阻值为0~10k步进量1k。
（2）构成分压器：
图8FB321型实輪仪分压电跻接法（电压表指示分电压）
8。
当电源正极接于2号端子，负极接于0号端子，从0号端1号端子上获得电源电压的分压输出，由电压表显示出分电压值。
其接线图见图
式中U0—分压电压输出值，E—电源电压，
R2:
是1k电阻盘示值电阻，可由电阻盘旋钮调节阻值;
R1R。
:
100与10电阻盘总电阻，＜1100；
四.电压表：
（1）
（2）
（3）
表1
电压表量程
2V
20V
电压表内阻
1M
10M
五.电流表：
表头参数：
（1）满量程电流：
2mA、20mA、200mA，量程变换由调节转换开关完成。
（2）各量程内阻：
见表2
（3）表头最大显示：
19999
表2
电流表量程
2mA
20mA
200mA
电流表内阻
100
10
六．被测元件：
1．仪器设计时，被测元件采用标准化插件方式接入仪器，使用和更换待测元件十分便利，而且用户可根据实验需要增加测试内容。
随机测件参数：
（1）电阻器：
RJ2W105%，安全电压：
20V；
（2）电阻器：
RJ0.5W10k5%，安全电压：
10V；
（3）二极管：
由NPN9013型三极管作二极管使用，最高反向峰值电压10V，正向最大
电流w0.2A（正向压降0.8V）
（4）稳压管二极管：
1N4735:
稳定电压6.2V,最大工作电流35mA,工作电流5mA时动态电阻为20，正向压降w1V。
（5）钨丝灯泡：
冷态电阻为10左右（室温下），12V,0.1A时热态电阻80左右，安全电压w13V。
2．被测元件使用说明：
（1）稳压二极管和普通二极管的正向特性大致相同，测量时要限制正向电流，一般不要超过正向额定电流值的75%，正向最大电流按给定的工作电流。
稳压管反向击穿电压即为稳压值，此时要串入电阻箱限制工作电流不超过最大额定工作电流（例如不超过
100mA），否则稳压二极管将从齐纳击穿转变为不可逆转的热击穿，此时稳压二极管将损
坏！
，如果电压增加太快,容易造成过载，提高电压时
（2）钨丝灯泡冷态电阻较低，约10
要缓慢一些，避免灯丝烧毁。
1台
1份
1本
8根
1根
2支
七．成套性
1•FB321型电阻V~A特性实验仪
2．产品合格证
3.实验讲义
4.专用连接线
5•电源线
6.保险丝（1A，已在电源插座中）
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