直流电表和直流测量电路

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1、直流电表和直流测量电路管理学院张雯PB05204044实验目的：(1)了解模拟式安培计的原理和应用条件。(2)过测量固定电阻、可变电阻及二极管非线性电阻，学习掌握直流电路及其应用。实验原理：1直流安培计和伏特计实验室用的电表大部分是磁电式表，根椐通电线圈在磁场作用下产生偏转的原理制成，偏转角的大小和通过线圈的电流成正比，并由指针指示出来。磁电式表一般量程较小，要扩大量程，需在电表表头两端并联电阻，这样就组成了电流表，如下图所示。使用磁电式电表表头还可以组成伏特计。由于表头满度电压也很小，为了测量较大的电压，

2、就需在电表表头上串联电阻RS，使超过电表表头所承受的电压降落在电阻RS上。表头和串联电阻的整体就组成直流伏特计，如下图所示。2直流电路的测量在直流电路的测量中，根据欧姆定律，测量通过待测元件的电流I和该元件两端的电压V即可求出元件的电阻R=V/I，这种方法称为伏安法。由于直流电表实际存在内阻，故电表的接入会引入测量误差。根据测量要求可采用安培计内接法[图3.4.1-4（a）]或安培计外接法[图3.4.1-4（b）]。内接法适合于对较大电阻的测量；外接法适合于对较小电阻的测量。3制流电路和分压电路在直流电路中

3、使用滑线电阻器可以控制电路中的电流或电压。4实验中的测量电路实验仪器：直流毫安表，直流微安表，数字电压表，分压器，限流器，滑动变阻器，二极管，开关，导线。数据处理：(1)测量小灯泡的电阻（表1：小灯泡的U-I）电流I/mA2030405060708090100电压U/V0.100.180.370.771.151.572.022.513.04在双对数坐标下作出小灯泡的伏安特性曲线：小灯泡的伏安特性曲线由Origin得拟合后的直线为Y=A+BX，A=2.75714，B=2.24294。则K等于10的2.7571

4、4次方，K=571.66，得：(2)测量二极管的伏安特性曲线a)正向接法：Vmax=0.792V，Vmin=0.662V。取n=13，△V=0.01V，即每隔0.01V记下毫安表的读数。（表2：二极管正向U-I值）电压U/V0.6620.6720.6820.6920.7020.7120.722电流I/mA00000.200.400.60电压U/V0.7320.7420.7520.7620.7720.7820.792电流I/mA0.901.402.203.305.107.7012.00作出二极管的正向伏安特性

5、曲线，如下图：二极管的正向伏安特性曲线b)反向接法：调节分压盒，使电压从0V到4V，每0.2V测一次。（表3：二极管反向U-I值）电压U/V00.20.40.60.81.01.2电流I/mA0000.10.10.10.2电压U/V1.41.61.82.02.22.42.6电流I/mA0.20.20.20.20.20.50.8电压U/V2.83.03.23.43.63.84.0电流I/mA1.42.24.27.814.124.542.6作出二极管的反向伏安特性曲线，如下图：二极管的反向伏安特性曲线将其合并在一

6、个坐标系中，如下图：由图可以看出，晶体二极管是非线性元件。1．当对晶体二极管加上正向电压，则有正向电流流过二极管，且随正向电压的增大而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向电压增到某个数值（即接近二极管的导通电压），电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。2．当加反向电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向电压增加得很慢，但当反向电压增至某个数值（即二极管的击穿电压）时，电流剧增，二极管会被反向击穿。实验结果：小灯泡的伏安特性：误差分析：(1)虽

7、然实验中因毫安表和微安表的内阻较大，对比外接法和内接法，采用了误差较小的外接法，但是由于电表接入电路而引起的测量误差仍然存在。(2)实验者在实验读数过程中因自身各种原因使得读数有误差，如电流表的指针未稳定时就进行读数，读数时视角的偏差。(3)实验过程中，线路接线不能做到完全紧密，会引起电表指示不稳定，产生读数误差。(4)实验中各种仪器存在仪器误差。思考题：测量二极管的正向特性为什么采用制流电路和外接法，改用下图的电路是否可行，为什么？答：图中所示的是微安表内接分压电路，不可行。首先，测量二极管正向特性时，电

8、路中的电流变化从几百微安到上千微安，使用微安表极易超出量程。应使用毫安表。其次，测量二极管的正向特性时，△V=0.01V，即电压的变化很小，如果采用上图的分压电路，虽然可以调节输出电压为从零到电流电压之间的任何数值，变化范围大，但是滑动变阻器移动很小的距离就会使电压产生较大的变化，反而使测量误差增大，依据实验的要求，选择制流电路，可以使电压的以较小的数值内逐步增加。再者，电流表外接时，其读数为流过二极管的电流与流