电路元件伏安特性的测绘.docVIP

实验题目 实验二 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.线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图2-5中a所示，该直线的斜率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，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2-5中b曲线所示。 图2-5 各元件伏安特性曲线 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2-5中 c所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），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2-5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）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。 注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。 三、实验设备 表2-5实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 2 万 用 表 FM-47或其他 1 自备 3 直流数字毫安表 0~200mA 1 4 直流数字电压表 0~200V 1 5 二 极 管 IN4007 1 DGJ-05 6 稳 压 管 2CW51 1 DGJ-05 7 白 炽 灯 12V，0.1A 1 DGJ-05 8 线性电阻器 200Ω，1KΩ/8W 1 DGJ-05 四、实验内容 1.测定线性电阻器的伏安特性 按图2-6接线，调节稳压电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V，记下相应的电压表和电流表的读数UR、I。 图2-6线性电阻器的伏安特性测定电路 图2-7线性电阻器的伏安特性测定电路 表2-6线性电阻器的伏安特性实验数据 UR（V） 0 2 4 6 8 10 I（mA） 0.01 2.02 4.04 6.05 8.07 10.09 2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性 将图2-6中的R换成一只12V，0.1A的灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压。 表2-7非线性白炽灯泡的伏安特性实验数据 UL（V） 0.1 0.5 1 2 3 4 5 I（mA） 6.46 20.7 29.9 33.1 40.9 49.4 56.2 3.测定半导体二极管的伏安特性 按图2-7接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施压UD+可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图2-7 中的二极管D反接，且其反向施压UD－可达30V。 表2-8 半导体二极管的正向特性实验数据 　UD+ (V) 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I（mA） 0 0 0.1 0.5 1.8 5.8 15.4 48.1 　　 表2-9 半导体二极管的反向特性实验数据 　UD－(V) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（mA） 0 0 0 0 0 0 0 4.测定稳压二极管的伏安特性 ⑴正向特性实验：将图2-7中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。 表2-10 稳压二极管的正向特性实验数据 UZ+（V） 0.1 0.3 0.5 0.6 0.65 0.7 0.75 I（mA） 0 0 0.1 0.4 1.5 8.0 50.5 　　 ⑵反向特性实验：将图2-7中的R换成1KΩ，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，测量2CW51二端