实验一 电路元件伏安特性的测试.docx

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实验一电路元件伏安特性的测试

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

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，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VΩ插孔,黑表笔插入COM插孔。

（2）将功能开关置于V量程档。

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VΩ插孔,黑表笔插入COM插孔。

（2）将功能开关置于Ω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VΩ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70Ω,认为电路断路；被测线路两端之间的电阻≤10Ω,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10～70Ω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1.1.1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。

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=Us-IRO

（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1.1.4

4.电压、电流的测量及其测量误差

万用表测量两点电压时，要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。

因此要求电压表阻为无穷大，而电流表阻为零。

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，这种由于仪表的阻引入的测量误差我们称之为方法误差。

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，而且含有电流表阻上的电压降，因此电压表的读数较实际值为大；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的阻值比电流表的阻大得多时，电压表宜接在1-1′处，当电压表的阻比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、从理论上能分析出万用表阻对测量结果的影响

3、完成预习报告

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。

五、实验容

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。

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，R2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、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。

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

0

2

4

6

8

2、表1-1-4理想电压源测量数据记录

开路

590

470

320

270

200

100

3、表1-1-5实际电压源测量数据记录

开路

590

470

320

270

200

100

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）

2、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