电路原理实验的指导书
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3-1中a曲线所示,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3-1中b曲线所示。
3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件,其特性如图3-1中c曲线。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1-1中d曲线。在反向电压开始增加时,其反向电流几乎为零,但当反向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,以后它的端电压将维持恒定,不再随外加的反向电压升高而增大。
三、实验内容
1. 测定线性电阻器的伏安特性
按图1-2接线,调节直流稳压电源的`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。
2. 测定半导体二极管的伏安特性
按图1-3接线,R为限流电阻,测二极管D的正向特性时,其正向电流不得超过25mA,正向压降可在0~0.75V之间取值。特别是在0.5~0.75 之间更应多取几个测量点。作反向特性实验时,只需将图1-3中的二极管D反接,且其反向电压可
加到30V左右。 正向特性实验数据
反向特性实验数据
3. 测定稳压二极管的伏安特性
只要将图1-3中的二极管换成稳压二极管,重复实验内容2的测量。 正向特性实验数据
反向特性实验数据
四、实验注意事项
1. 测二极管正向特性时,稳压电源输出应由小至大逐渐增加, 应时刻注意电流表读数不得超过25mA,稳压源输出端切勿碰线短路。
2.进行不同实验时,应先估算电压和电流值,合理选择仪表的量程,勿使仪表超量程,仪表的极性亦不可接错。
五、思考题
1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么?电阻器与二极管的伏安特性有何区别?
2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f(U),试问在逐点绘制曲线时,其坐标变量应如何放置?
3. 稳压二极管与普通二极管有何区别,其用途如何? 七、实验报告
1. 根据各实验结果数据, 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。(其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中,正、反向电压可取为不同的比例尺)
2. 根据实验结果,总结、归纳被测各元件的特性。 3. 必要的误差分析。
4. 心得体会及其他。
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