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