论文：测量线性电阻和非线性电阻的伏安特性

论文：测量线性电阻和非线性电阻的伏安特性 测量线性电阻和非线性电阻的伏安特性 【复 习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 】 线 性 电 阻 和 非 线 性 电 阻 的 伏 安 特 性 : 1. 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 服 从( ) 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 直线 。 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 非 线 形 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的( ) 线 。 2. 在 伏 安 特 性 的 测 试 中 ， 只 有 在 电 流 很 小 ， 电 阻 很 小 时 ( 只 有 几 个 欧 姆 ，如小灯泡) ， 将 电 压 表 与 电 阻 直 接( ) 联 ， 再 与 电 流 表( ) 联 ，叫( )。 而 测 量 较 大 电 阻 ( R = 200Ω) 的 伏 安 特 性 时 ， 要 将 电 流 表 先 直 接 与 被 测 电 阻( )联 后 ， 再 与 电 压 表 ( )联 ，这 是 ( ) 。 实验目的】 【 1. 学习常用简单电路的连接; 2. 掌握用伏安特性测量电阻的基本方法及误差分析. 【实 验 内 容】 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 指 电 阻 元 件 两 端 电 压 U与 通 过 该 电 阻 元 件 的 电 流 I之 间 的 关 系 曲 线 。 线 性 电 阻 元 件 伏 安 特 性 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U/I 为 常 数 。 不 但 其 阻 值 不 随 电 压 或 电 流 变 化 而 变 化 ， 而 且 与 电 压 或 电 流 的 方 无 关 。 因 此 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 座 标 原 点 向 的 直 线 。 如 图 l(a) 所 示 。 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U, I不 等 于 常 数 ， 它 与 电 压 电 流 的 大 小 和 方 向 有 关 。 因 此 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 坐 标 原 点 的 曲 线 。 对 电 压 、 电 流 控 制 型 的 非 线 性 电 阻 元 件 ， 如 白 炽 灯 和 晶 体 二 极 管 的 伏 安 特 性 分 别 如 图l(b) 和 图 l(c) 所 示 。 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 ， 可 以 通 过 实 验 的 方 法 来 测 定 。 但 是 必 须 注 意 仪 表 的 合 理 连 接 方 法 ， 否 则 测 量 的 误 差 将 比 较 大 。 因 为 电 流 表 与 被 测 负 载 电 阻 串 联 ， 电 流 表 的 内 阻 起 了 分 压 的 作 用 。 电压 表 与 被 测 电 阻 并 联 ， 电 压 表 的 内 阻 起 了 分 流 的 作 用 。 两 者 都 直 接 影 响 测 量 的 结 果 。 所 以 根 据 被 测 电 阻 的 大 小 ， 合 理 连 接 电 压 表 和 电 流 表 ， 尽 可 能 减 少 测 量 误 差 。 I I I O O U O U U b c a 图1 电 阻 伏 安 特 性 曲 线 1 【实 验 仪 器 】 TKHMR-1型电阻元件V-A特性测量实验仪 内含: 1. 直 流 稳 压 电 源 ( 0, 20V 1A ) 一 台 2. 被测元件:电阻 240Ω/2W; 二极管 2CP15; 稳压二极管 2 C W 14; 灯泡 12V/1.5W 各一只 3. 限流电阻:200Ω /2W 一只 4. 直流电压表 档位2V 、20V 一台 5. 直流电流表 200μA、2mA、20mA、200mA 档位 【实 验 步 骤 】 1 ( 测 定 线 性 电 阻 R的 伏 安 特 性 ( 注 : 每 次 换 接 电 路 时 必 须 切 断 电 源 ， 待 电 路 接 好 、输 出 电压 调 零 后 再 接 通 电 源 。 1.1 安培表外接法 1) 按 图 2a接 线 ， 以 定 值 电 阻 R— 240Ω为 被 测 线 性 电 阻 元 件 ; 2) 从 OV间隔1V 取 10个 测 试 点 进 行 测 量 ， 记 下 R两 端 的 各 个 电 压 值 及 对 应 的 各 个 电 流 值 ， 记 入表 1 中; 3) 将 电 阻反 向 连 接 ， 重 复 步 骤 (2)， 记 下 电 压 和 电 流 值 ， 记 人 表 1 中; -A曲线，如图1中a图所示; 4) 用表1中数据在坐标纸中画出V 5) 在V-A曲线上取出适当的两点，算出ΔV和ΔI，并算R=ΔV/ΔI。 V , ， , ， mA mA ， ， 直直R流P1 R流P1 ， ， 稳稳V 压V 压240Ω 240Ω , R电, P2 R电P2 + + 源 源 , , - - 图2a 电阻伏安特性测试图 图2b 电阻伏安特性测试图 1.2 安培表内接法 6) 按 图 2b接 线 ， 以 定 值 电 阻 R— 240Ω为 被 测 线 性 电 阻 元 件 ; 7) 从 OV间隔1V 取 10个 测 试 点 进 行 测 量 ， 记 下 R两 端 的 各 个 电 压 值 及 对 应 的 各 个 电 流 值 ， 记 入表 2 中; 8) 将 电 阻反 向 连 接 ， 重 复 步 骤 (2)， 记 下 电 压 和 电 流 值 ， 记 人 表 1 中; 9) 用表1中数据在坐标纸中画出V-A曲线，如图1中a图所示; 10) 在V-A曲线上取出适当的两点，算出ΔV和ΔI，并算R=ΔV/ΔI。 V 2 表 1 线 性 电 阻 安 培 表 外 接 法 伏 安 特 性 测 定 数 据 表 U(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 正向 I(mA) U(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 反向 I(mA) 表 2 线 性 电 阻 安 培 表 内接 法 伏 安 特 性 测 定 数 据 表 U(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 正向 I(mA) U(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 反向 I(mA) 2 ( 测定非线性电阻元件——白炽灯的伏安特性 1) 在 图2a中 将 R换 接 成 白 炽 灯 泡 。 2) 从 OV—— 12V之 间 取 12个 测 试 点 ， 测 量 并 记 下 对 应 白 炽 灯 泡 两 端 的 电 压 和 电 流 ， 记 人 表3中 。 表 3 非 线 性 电 阻 伏 安 特 性 测 定 数 据 表 U(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 正向 I(mA) U(V) 反向 I(mA) 3 ( 测定非线性电阻元件 ——稳压二极管的伏安特性 3.1 正 向 伏 安 特 性 的 测 定 按图3接线 。 先将电源输出电压调为0，再接通电源。使电源电压按表4逐渐增大，记下相应电流值并填入表 4中 。 3.2 反 向 伏 安 特 性 的 测 定 按图4接好电路。 调节稳压电源的输出电压，按表4中反向电流变化记录对应的电压并记录在表 4中(注意:电流不能超过100 mA，以免烧坏稳压管)。 200欧 , ， mA ， ， ， 直直RR流P1 流P1 mA ， ， 稳稳, V V 压压, , R电R电P2 P2 + + 源源 , , - - 图3 二极管正向伏安特性测试图 图4 二极管反向伏安特性测试图 3 表4 二 极 管 伏 安 特 性 测 试 数 据 表 U(V) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.65 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78 0.80 正 向 I(mA) U(V) 反 向 I(mA) 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 【实 验 总 结 报 告 】 1. 根 据 实 验 数 据 表 格 ， 作 出 线 性 电 阻 元 件 R、 非 线 性 电 阻 元 件 白 炽 灯 泡 和 晶 体 二 极 管 的 伏 安 特 性 曲 线 ， 并 与 图 1(a)、 (b)、(c) 进 行 比 较。 在 绘 制 特 性 曲 线 时 ， 要 注 意 坐 标 比 例 的 合 理 选 择 ， 特 别 是 绘 制 晶 体 二 极 管 的 特 性 曲 线 时 ， 正 向 与 反 向 特 性 的 横 坐 标 和 纵 坐 标 要 取 不 同 的 比 例 尺 。 2. 写 出 本 次 实 验 中 所 遇 到 的 故 障 及 排 除 的 方 法 。 3. 回 答 以 下 思 考 题 。 1) 白炽灯泡的电阻值随温度变化是如何变化的, 2) 稳压二极管的正向电阻值随正向电压的变化是如何变化 的, 3) 根 据 仪 表 的 准 确 度 及 测 量 的 手 段 和 方 法 ， 思 考 一 下 产 生 误 差 的 原 因 有 哪 些, 电 阻 和 非 线 性 电 阻 区 别 何 在 ? 结 合 实 验 对所 绘 曲 4) 线 性 线 加 以 说 明 。 4( 结果分析: 从 白 炽 灯 泡 伏 安 特 性 曲 线 的 绘 制 中 看 出 ， 金 属 导 体 的 电 阻 将 随 温 度 的 变 化 而 变 化 。 白 炽 灯 是 一 非 线 性 元 件 ，只 有 当 导 体 本 身 的 温 度 变 化 小 ， 材 料 的 温 度 系 数 小 的 情 况 下 ， 电 阻 值 才 能 近 似 看 作 不 变 。 对 一 些 大 功 率 的 电 热 性 负 载 : 如 白 炽 灯 、 电 阻 炉 、 碘 钨 灯 等 电 阻 电 热 器 。 通 电 的 前 后 ， 温 度 变 化 很 大 。 热 状 态 电 阻 值 与 冷 状 态 电 阻 值 并 不 相 等 ， 热 状 态 电 阻 值 远 大 于 冷 状 态 电 阻 值 数 倍 。 所 以 大 功 率 电 热 负 载 在 冷 状 态 时 的 通 电 启 动 电 流 也 大 于 额 定 电 流 数 倍 ， 启 动 过 程 较 长 。 因 此 在 实 际 应 用 中 要 注 意 。 【 复 习 题 参 考 答 案 】 欧姆 、 曲 、 并 、 串 、 外接法 、 串 、 并 、 内接法 4