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非线性电阻伏安特性的研究.doc

非线性电阻伏安特性的研究

有绝交才有至交吖
2017-09-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《非线性电阻伏安特性的研究doc》,可适用于职业岗位领域

非线性电阻伏安特性的研究Shiyan非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立实验非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立,一~教学基本要求了解分压线路、限流线路以及电表刻度盘上的各种符号。了解非线性电阻元件的伏安特性。掌握探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。学会测量未知物理量之间的关系曲线。掌握作图的基本规则~学会用半对数坐标纸作图并学会求斜率和截距。掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。学会判断二极管极性的方法。,二~讲课提纲(实验简介电阻元件的伏安特性曲线,电压电流曲线,呈直线型的~称为线性电阻,呈曲线型的~称为非线性电阻。常见的典型非线性电阻元件有点亮的白炽灯泡中的钨丝、热敏电阻、光敏电阻、半导体二极管和三极管等。非线性电阻的伏安特性所反映出来的规律~总是与一定的物理过程相联系的。利用电阻元件的非线性特性研制出的各种新型传感器、换能器~在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面应用非常广泛。对非线性电阻特性及规律的研究~可以加深对有关物理过程、物理规律及其应用的认识。实际中许多物理量之间的关系是非线性的关系~为了形象地表示物理量之间的函数关系~寻找物理规律~常常需要测绘各种各样的特性曲线。伏安特性是电学元件最重要的电学之一。实验中选择了两种非线性电阻元件~稳压型二极管和小灯泡~测绘伏安特性曲线~建立电压和电流之间关系的经验公式。通过实验~学习探索物理量间关系、建立定量经验公式的基本方法。(实验设计思想和实现方法,,测量伏安特性曲线电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线~不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性~小灯泡的伏安特性曲线――非线性~二极管,正向和反向,的伏安特性曲线――非线性。测量电阻元件伏安特性曲线的一般方法~在电阻元件上加不同的电压~测量相应的电流。采用电压表和电流表同时测量电压和电流的测量线路有两种接法~电流表内接和电流表外接。为了减小电表接入产生的误差~一般情况~待测对象阻值很大~采用电流表内接,待测对象阻值很小~采用电流表外接。为了消除电表接入误差~可以采用理论修正的方法。因此~测量二极管正向和小灯泡伏安特性曲线时~采用电流表外接电路,测量二极管反向伏安特性曲线时~采用电流表内接电路。CWV正向,死区电压,~最高电压很小~型稳压二极管一般约左右。反向~一旦达到击穿电压~继续增加电压~电流变化相当快。因此~测量时须仔细调节电压电流~不要使电流超过最大工作电流。,,建立经验公式通过实验方法探索物理规律~寻找两个相关物理量之间的函数关系式~建立经验公式。基本方法如下:实验测量相关两个物理量的变化关系数据。用直角坐标做出物理量之间的关系曲线~并根据曲线形状选择函数关系的形式~建立数学模型。利用数据处理的有关知识~求解函数关系中常数~确定经验公式。一般采用最小二乘法通过计算机进行曲线拟合~也可以通过曲线改直用作图法、最小二乘法、逐差法等数据处理方法进行计算。用实验数据验证经验公式。,,伏安特性曲线函数形式U,BAlg(I)二极管正向伏安特性曲线函数形式:I,AlgU小灯泡伏安特性曲线的函数形式:(重点训练的基本方法和技能,,实验方法:探索物理规律的实验方法。,,测量方法:物理量之间关系曲线的测量方法――伏安法。,,数据处理方法:建立经验公式的基本方法。,,仪器调整使用方法:电表的正确使用和分压电路的应用。,,减小系统误差方法:选择合理的接线方式~减小电表接入系统误差的方法。(测量与数据处理要求,,做实验前仔细阅读“实验指示牌”中各项内容~并且贯彻在自己的实验中。PPP,,自己阅读教材、、~了解电学实验的基本操作规程~认识电表~学习电表极限误差的计算方法~了解分压电路和限流电路~理解探索物理规律、建立经验公式的基本实验方法。,,正确选用电流表内接法或外接法连接测量电路~合理选择电压表和电流表量程~练习熟悉不同量程下电表的正确读数。mAV,,测量二极管正向伏安特性曲线时~在电流值以下~从开始~以电压变化为基准~每隔mAV测量一个点,在电流值以上~电压每隔测量一个点,测量电流最大值小于最大工作电流。mAV,,测量二极管反向伏安特性曲线时~在电流值以下~从开始~以电压变化为基准~每隔测mAmA量一个点,在电流值以上~电流每隔测量一个点,测量电压最大值小于额定工作电压。VV,,测量小灯泡伏安特性曲线时~在电压值以下~从开始~以电压变化为基准~每隔测量一VVV个点,在电压值以上~每隔测量一个点,测量电压最大值小于额定工作电压。CW,,在同一张直角坐标纸上画出型二极管的正向和反向伏安特性曲线~分析二极管的伏安特性。正确选择坐标轴比例~标明刻度、单位和图名~连平滑的曲线~曲线不必通过每个实验点。,,在直角坐标纸上画出小灯泡的伏安特性曲线~并与二极管的正向伏安特性比较分析伏安特性。I,lg(U),,在直角坐标纸上作小灯泡图线,直线,~求解斜率和截距~建立小灯泡伏安经验公式~并进行验证。求斜率时不能利用测量的数据点~而应从所画的直线上取相距比较远的两个点。,,列表记录数据~表格规范~不能使用铅笔记录数据。,,在数据签字之前不要整理实验仪器~保持测量原貌,老师检查合格、数据签字之后必须整理好实验器材~方可离开实验室。(问题思考与讨论,,什么是伏安特性曲线,,,用伏安法测量伏安特性曲线有哪两种接线方法,分别在什么条件下使用,,,请画图说明电流表内接法和外接法。,,线性元件和非线性元件的伏安特性曲线各有什么特点,,,如何根据测量曲线的变化趋势合理选择测量点,,,什么是二极管的死区电压,,,什么是二极管的反向击穿区电压,,,稳压二极管工作在什么区,为什么能够起到稳压作用,,,如何做探索规律的物理实验,,,实验中如何判断测量数据是否合理,,三~实验报告实验非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立〔教学目的〕(学会探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。(学会测量未知物理量之间的关系曲线熟练测量二极管和小灯泡的伏安特性曲线。(学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。(掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。(掌握建立经验公式的基本方法。〔实验原理、设计思想及实现方法〕,,测量伏安特性曲线电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性小灯泡的伏安特性曲线――非线性二极管(正向和反向)的伏安特性曲线――非线性。测量电阻元件伏安特性曲线的一般方法在电阻元件上加不同的电压测量相应的电流。采用电压表和电流表同时测量电压和电流的测量线路有两种接法电流表内接和电流表外接。为了减小电表接入产生的误差一般情况待测对象阻值很大采用电流表内接待测对象阻值很小采用电流表外接。为了消除电表接入误差可以采用理论修正的方法。因此测量二极管正向和小灯泡伏安特性曲线时采用电流表外接电路测量二极管反向伏安特性曲线时采用电流表内接电路。CWV正向(死区电压)最高电压很小型稳压二极管一般约左右。反向一旦达到击穿电压继续增加电压电流变化相当快。因此测量时须仔细调节电压电流不要使电流超过最大工作电流。,,建立经验公式通过实验方法探索物理规律寻找两个相关物理量之间的函数关系式建立经验公式。基本方法如下:实验测量相关两个物理量的变化关系数据。用直角坐标做出物理量之间的关系曲线并根据曲线形状选择函数关系的形式建立数学模型。利用数据处理的有关知识求解函数关系中常数确定经验公式。一般采用最小二乘法通过计算机进行曲线拟合也可以通过曲线改直用作图法、最小二乘法、逐差法等数据处理方法进行计算。用实验数据验证经验公式。,,伏安特性曲线函数形式U,BAlg(I)二极管正向伏安特性曲线函数形式:I,AlgU小灯泡伏安特性曲线的函数形式:〔仪器用具〕实验仪器和用具如图所示。()电压表、电流表:测量电压、电流。()滑线变阻器:组成二级分压电路。()稳压电源:提供工作电压。CW()待测电阻元件和其他用具:稳压二极管小灯泡开关导线等。滑线变阻器稳压电源电压表电流表二极管小灯泡图实验仪器和实验用具〔实验内容与要求〕(实验内容CW()测量型二极管的正向伏安特性。CW()测量型二极管的反向伏安特性。()测量小灯泡的伏安特性曲线。(测量与数据处理要求()做实验前仔细阅读“实验指示牌”中各项内容并且贯彻在自己的实验中。PPP()自己阅读教材,、,、了解电学实验的基本操作规程认识电表学习电表极限误差的计算方法了解分压电路和限流电路理解探索物理规律、建立经验公式的基本实验方法。()正确选用电流表内接法或外接法连接测量电路合理选择电压表和电流表量程练习熟悉不同量程下电表的正确读数。mAV()测量二极管正向伏安特性曲线时在电流值以下从开始以电压变化为基准每隔mAV测量一个点在电流值以上电压每隔测量一个点测量电流最大值小于最大工作电流。mAV()测量二极管反向伏安特性曲线时在电流值以下从开始以电压变化为基准每隔测mAmA量一个点在电流值以上电流每隔测量一个点测量电压最大值小于额定工作电压。VV()测量小灯泡伏安特性曲线时在电压值以下从开始以电压变化为基准每隔测量一VVV个点在电压值以上每隔测量一个点测量电压最大值小于额定工作电压。CW()在同一张直角坐标纸上画出型二极管的正向和反向伏安特性曲线分析二极管的伏安特性。正确选择坐标轴比例标明刻度、单位和图名连平滑的曲线曲线不必通过每个实验点。()在直角坐标纸上画出小灯泡的伏安特性曲线并与二极管的正向伏安特性比较分析伏安特性。I,lg(U)()在直角坐标纸上作小灯泡图线(直线)求解斜率和截距建立小灯泡伏安经验公式并进行验证。求斜率时不能利用测量的数据点而应从所画的直线上取相距比较远的两个点。()列表记录数据表格规范不能使用铅笔记录数据。()在数据签字之前不要整理实验仪器保持测量原貌老师检查合格、数据签字之后必须整理好实验器材方可离开实验室。〔注意事项〕、测量过程中不要改变电压表和电流表的量程以免测量曲线出线跳变。、操作时必须注意二极管和小灯泡的正、反向电流(或电压)不能超过实验室所给出的最大值否则可能会损坏二极管和小灯泡。、二极管的正向和反向伏安特性曲线可以画在同一张坐标纸上。此时坐标轴比例可选取不同值以使曲线大小合适。V、为了了解小灯泡伏安曲线的全貌测量范围要适当宽一点比如对额定电压是的小灯泡最好V取电压测量范围。、对描点法画伏安特性曲线的要求:()二极管的伏安特性曲线:平滑(或光滑有取平均的含义)、细、曲线。()小灯泡的伏安特性曲线:细、直线(包含取平均的含义)。()写图名标上刻度和单位。()习惯上二极管的正向伏安特性曲线画在第一象限反向伏安特性曲线画在第三象限横坐标表示电压纵坐标表示电流。〔问题思考与讨论〕()什么是伏安特性曲线,()用伏安法测量伏安特性曲线有哪两种接线方法,分别在什么条件下使用,()请画图说明电流表内接法和外接法。()线性元件和非线性元件的伏安特性曲线各有什么特点,()如何根据测量曲线的变化趋势合理选择测量点,()什么是二极管的死区电压,()什么是二极管的反向击穿区电压,()稳压二极管工作在什么区,为什么能够起到稳压作用,()如何做探索规律的物理实验,()实验中如何判断测量数据是否合理,〔数据记录与处理〕、测量二极管的正向、反向伏安特性曲线表测量CW型二极管的正向伏安特性数据记录表电压UV电流ImA级电压表量程V级电流表量程mA。电流ImA电压UV图CW型二极管的正向伏安特性曲线表测量CW型二极管的反向伏安特性数据记录表电压vV电流ImA级电压表量程V级电流表量程mA。电流ImA电压UV图CW型二极管的反向伏安特性曲线、测量小灯泡伏安特性曲线表测量小灯泡伏安特性曲线的数据记录表电压vV电流ImA级电压表量程V级电流表量程mA。电流ImA电压UV图小灯泡伏安特性曲线、建立经验公式()CW型二极管的正向伏安特性电压,电流函数关系U=Ln(I)=R电压UV电流(I)mA图二极管正向伏安特性曲线半对数图线应用最小二乘法进行曲线拟合CW型二极管的正向伏安特性电压电流函数关系:U=Ln(I)其中电流单位mA电压单位V相关系数R=。()小灯泡伏安特性电压,电流函数关系I=Ln(U)=R电流ImA电压(U)V图小灯泡伏安特性曲线半对数图线应用最小二乘法进行曲线拟合小灯泡伏安特性电压电流函数关系:I=Ln(U)其中电流单位mA电压单位V相关系数R=。〔实验结果与结论〕在常温常压条件下测量结果为:(二极管的正向伏安特性电压电流函数关系U=Ln(I)其中电流单位mA电压单位V。(小灯泡伏安特性电压电流函数关系I=Ln(U)其中电流单位mA电压单位V。

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