实验一 电子元件伏安特性的测定

一、实验目的

1． 掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法

2． 学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法

3． 加深理解欧姆定律，熟悉伏安特性曲线的绘制方法

二、原理

若二端元件的特性可用加在该元件两端的电压U和流过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表征，以电压U为横坐标，以电流I为纵坐标，绘制I-U曲线，则该曲线称为该二端元件的伏安特性曲线。

电阻元件是一种对电流呈阻力特性的元件。当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转化为其它形式的能量，例如热能、光能等，同时，沿电流流动的方向产生电压降，流过电阻 R的电流等于电阻两端电压U与电阻阻值之比，即

 （1-1）

这一关系称为欧姆定律。

若电阻阻值R不随电流I变化，则该电阻称为线性电阻元件，常用的普通电阻就近似地具有这一特性，其伏安特性曲线为一条通过原点的直线，如图1-1所示，该直线斜率的倒数为电阻阻值R。

线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标原点，说明在电路中若将线性电阻反接，也不会不影响电路参数。这种伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。

白炽灯工作时，灯丝处于高温状态，灯丝的电阻随温度升高而增大，而灯丝温度又与流过灯丝的电流有关，所以，灯丝阻值随流过灯丝的电流而变化，灯丝的伏安特性曲线不再是一条直线，而是如图1-2所示的曲线。

半导体二极管的伏安特性曲线取决于PN结的特性。在半导体二极管的PN结上加正向电压时，由于PN结正向压降很小，流过PN结的电流会随电压的升高而急剧增大；在PN结上加反向电压时，PN结能承受和大的压降，流过PN结的电流几乎为零。所以，在一定电压变化范围内，半导体二极管具有单向导电的特性，其伏安特性曲线如图1-3所示。

稳压二极管是一种特殊的二极管，其正向特性与普通半导体二极管的特性相似。加反向电压时，在电压较低的某范围内，电流几乎为零；一旦超出此电压，电流就会突然增加，并保持PN结上的电压恒定不变。稳压二极管的伏安特性曲线如图1-4所示。

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实验一     电子元件伏安特性的测定

一、实验目的

1．  掌握电压表、电流表、直流稳压电源等仪器的使用方法

2．  学习电阻元件伏安特性曲线的测量方法

3．  加深理解欧姆定律，熟悉伏安特性曲线的绘制方法

二、原理

若二端元件的特性可用加在该元件两端的电压U和流过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来表征，以电压U为横坐标，以电流I为纵坐标，绘制I-U曲线，则该曲线称为该二端元件的伏安特性曲线。

电阻元件是一种对电流呈阻力特性的元件。当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转化为其它形式的能量，例如热能、光能等，同时，沿电流流动的方向产生电压降，流过电阻 R的电流等于电阻两端电压U与电阻阻值之比，即

                               （1-1）

这一关系称为欧姆定律。

若电阻阻值R不随电流I变化，则该电阻称为线性电阻元件，常用的普通电阻就近似地具有这一特性，其伏安特性曲线为一条通过原点的直线，如图1-1所示，该直线斜率的倒数为电阻阻值R。

线性电阻的伏安特性曲线对称于坐标原点，说明在电路中若将线性电阻反接，也不会不影响电路参数。这种伏安特性曲线对称于坐标原点的元件称为双向性元件。

白炽灯工作时，灯丝处于高温状态，灯丝的电阻随温度升高而增大，而灯丝温度又与流过灯丝的电流有关，所以，灯丝阻值随流过灯丝的电流而变化，灯丝的伏安特性曲线不再是一条直线，而是如图1-2所示的曲线。

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暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称           电路原理             成绩评定         

实验项目名称电路元件伏安特性的测绘 指导教师 李伟华  

实验项目编号     08063034901     实验项目类型   验证型  

实验地点      暨南大学电气电气信息学院电路原理实验室         

学生姓名    乔  凯             学号     2011052545                         

学院     电气信息学院       系          专业    自动化               

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实验四  电阻元件伏安特性的测定

【实验简介】

电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。

为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。

             

【实验目的】

1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。

2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。

3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。

4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。

【实验仪器和用具】

直流稳压电源，直流电压表，直流电流表，滑线变阻器，电阻元件盒（一个百欧，一约千欧，一个二极管），导线10根。

【实验原理】

1、伏安特性曲线

实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系如图4-2（a）所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。

2、非线性电阻

如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”（如热敏电阻、二极管等）。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图4-2（b）所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。

3、伏安法测电阻

欧姆定律告诉我们，通过一段电路的电流，与这段电路两端的电压成正比，与这段电路的电阻成反比，即。由此可求得电阻（4-1）

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实验一　电路元件伏安特性的测试（验证性）

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法。

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。

3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。

二、原理说明

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（由欧姆定律U(t)=R i(t)定义， 关联参考方向，阻值R为常数，元件对不同方向的电流或不同极性的电压，其表现是一样的，两个端钮没有任何区别，这种性质为所有的线性电阻所具备，称为双向性。）的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1中a曲线所示，该直线的斜率的倒数等于该电阻器的电阻值。

2.一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而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，灯丝电阻可视为非线性电阻。（电阻元件凡不是线性的就称为非线性的）一般灯泡的“冷电阻”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1-1中b曲线所示。

图1-1

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1-1中c所示。正向压降很小（正向导通且电流不大时一般的锗管压降约为0.2～0.3V，硅管压降约为0.5～0.7V），（正向导通电压一般的锗管约为0.1V，硅管约为0.5V）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1-1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。此时，二极管工作在反向击穿状态，但采取了适当措施限制通过管子的电流保证管子不因过热而烧坏。这样，流过管子的电流在一定范围内变化时，管子两端电压变化很小，达到“稳压”效果。）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。

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电工与电子实验指导书

信息科学与工程学院

2009.2

目录

实验一　电路元件伏安特性的测绘……………………………………1

实验二　叠加原理的验证………………………………………………5

实验三　戴维南定理验证………………………………………………9

实验四　电源的等效变换………………………………………………13

实验五　单级放大器……………………………………………………17

实验六　放大器的动态参数测量………………………………………27

实验七　编码器设计……………………………………………………32

实验八　译码器设计……………………………………………………37

实验九　加法器设计……………………………………………………45

附录Ⅰ　用万用电表对常用电子元器件检测…………………………45

附录Ⅱ　电阻器的标称值及精度色环标志法…………………………77

实验一　电路元件伏安特性的测绘

    一、实验目的

　　1. 学会识别常用电路元件的方法。

    2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。

3. 掌握实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。

    二、原理说明

　　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1-1中a曲线所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

       　　　　　　　　　　图 1-1

    2. 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而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”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1-1中b曲线所示。

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实验报告

课程名称：     电路与模拟电子技术实验    指导老师：     ##      成绩：__________________

实验名称：  电路元件特性曲线的伏安测量法 实验类型：    电路实验     同组学生姓名：__________

一、实验目的和要求（必填）                                       二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）                                          四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理                                              六、实验结果与分析（必填）

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