伏安特性综合测试试验.DOCVIP

伏安特性综合测试实验 (FB2015型伏安特性综合实验装置) 实 验 讲 义 杭州精科仪器有限公司制造 实验一、伏安法测量电学元件的伏安特性 电路中有各种电学元件，如一般的线性电阻，半导体二极管和三极管，以及光敏电阻、热敏电阻和压敏电阻元件等非线性电阻。知道这些元件的伏安特性，对正确地使用它们是至关重要的。通过电流表和电压表正确地测出加在它们两端的电压与通过电流的变化关系称为伏安测量法（简称伏安法）。伏安法是电学中常用的一种基本测量方法。 【实验目的】 1．验证欧姆定律； 2. 掌握用外接法、内接法测量伏安特性的基本方法； 3. 掌握用补偿法测量电阻的方法； 4. 掌握用替代法测量电阻的方法； 4．掌握直流稳压电源、电压表、电流表、电阻箱等仪器的正确使用方法； 5. 掌握用型伏安特性数据采集仪，利用单片机，对待测元件的伏安特性参数进行测量、作图及数据存储、查询等。 【实验原理】 1. 电学元件的伏安特性： 在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与端电压之间的关系称为电学元件的伏安特性。在欧姆定律式中，电压的单位为伏特，电流的单位为安培，电阻的单位为欧姆。一般以电压为横坐标和电流为纵坐标作出元件的电压－电流关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。 对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比关系变化，即其伏安特性曲线为一直线。这类元件称为线性元件，如图1所示。至于半导体二极管、稳压管、白炽灯、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线性关系变化，其伏安特性为一曲线。这类元件称为非线性元件，如图2所示为某非线性元件的伏安特性。 在设计测量电学元件伏安特性的线路时，必须了解待测元件的规格，使加在它上面的电压和通过的电流均不超过元件的额定值。此外，还必须了解测量时所需其它仪器的规格（如电源、电压表、电流表、滑线变阻器等的规格），也不得超过其量程或使用范围。根据这些条件所设计的线路，可以保证实验正常进行，同时可以将测量误差减到最小。 2．实验线路的比较与选择： 在测量电阻的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图3-1中电流表内接法和图3-2中电流表外接法。电压表和电流表都有一定的内阻（分别设为和）。简化处理时直接用电压表读数除以电流表读数来得到被测电阻值，即，这样会引进一定的系统性误差。 当电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大，即有: （1） 当电流表外接时，电流表读数比电阻中流过的电流大，这时应有： ( 2 ) 在（1）式和（2）式中，和分别代表安培表和伏特表的内阻。比较电流表的内接法和外接法，显然，如果简单地用值作为被测电阻值，电流表内接法的实验结果偏大，而电流表外接法的实验结果偏小，都有一定的系统性误差。在需要这样作简化处理的实验场合，为了减少上述系统性误差，测量电阻的线路方案可粗略地按下列办法来选择： （1）当 ,且较大得不多时，宜选用电流表外接； （2）当 ，且和相差不多时，宜选用电流表内接； （3）当 ，且时，则必须先用电流表内接法和外接法测量，然后再比较电流表的读数变化大还是电压表的读数变化大？根据比较结果再决定采用内接法还是外接法，具体方法见本实验的实验内容第2点的第（3）小点。 如果要得到待测电阻的准确值，则必须测出电表内阻并按（1）和(2)式进行修正，本实验不进行这种修正。 【实验仪器】 型伏安特性综合实验系统一台、型伏安特性综合实验系统数据采集仪（测试元件、专用连接线等） 【实验内容】 1． 测定线性电阻的伏安特性，并作出伏安特性曲线，从图上求出电阻值： （1）采用电流表外接法实验线路，取待测电阻。 （2）按图4连接线路 ，将指针式电压表量程选择为，并联在直流工作电源的两端钮。用于监视电源的输出电压。 （3）根据测量对象，将伏安特性测量用电流表量程置于，电压表的量程置于，将电流换向开关往下拨，使输出电压方向为正向；实验仪的按钮开关置于释放位置（图中星号标注位置），这样，检流计等部件不参与实验测量。仔细检查电路无误后，请教师检查。 （4）将直流电源输出调节旋钮（粗、细）逆时针旋到底，闭合机箱后的交流电源开关，机箱上数字电压表数码管点亮。表示仪器状态基本正非常。 （5）顺时针缓慢调节电源旋钮，观察仪表显示是否正常，如仪表正负极性有否错误，接着可以进行正式测试。 （5）选取合适的电压变化值（如变化范围，变化步长为），改变电压测量8个测量点，将对应的电压与电流值列表记录，以便作图。 2．测定二极管正向伏安特性，并画出伏安特性