上海交通大学本科学位课程 电路实验 基本元件伏安特性测量

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1、电阻器的伏安特性实验目的实验原理实验仪器实验内容实验报告要求实验现象实验结果分析实验相关知识实验标准报告实验目的1.学习测量电阻器伏安特性的方法。2.进一步理解线性电阻器满足可加性和齐次性的特性，并用图解法作出线性电阻器的串并联特性。3.了解非线性定常电阻器的伏安特性曲线。4.掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。实验原理线性电阻器是理想元件，在任何时刻它两端的电压与其电流的关系服从欧姆定律。如果把电阻元件的电压取作纵坐标，电流取横坐标，画出电压～电流的关系曲线，它是一条在u—i平面上的一条通过原点的

2、直线，这条曲线称为该元件的伏安特性，如图5.1.1的(a)所示。在一定的条件下，像金属膜电阻器、绕线电阻器等的伏安特性近似为一直线。非线性电阻器元件的伏安特性不是一条通过原点的直线，它在u—i平面上的特性曲线各不相同，下图所示的是钨丝电阻灯泡5.1.1(b)、稳压管5.1.1(c)、普通二极管5.1.1(d)的特性曲线。另外，如光敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻、压敏电阻等也是非线性电阻器。由于它们的特性各异，被广泛应用在工程检测、电路保护和控制电路中。iiiiuuuuu(a)(b)(c)(d)图5.1.1电阻器元件的伏

3、安特性在实验中，采用如下图5.1.2所示的实验线路图，在电阻器两端加一定的电压，测定流过电阻器的电流，从而获得电阻器的伏安特性。注意，由于电压表的内阻不是无限大、电流表的内阻不为零，因此无论图5.1.2（a）或5.1.2（b）的接线方式都会给测量带来一定的系统误差，图5.1.2（a）的接法适合与测量阻值较大的电阻器，而图5.1.2（b）适合于测量阻值较小的电阻器。mAmA待待测测USVUV元S元件件(a)(b)5.1.2实验线路图对于线性电阻器，其端电压u(t)是其电流i(t)的单值函数，反之亦然。所以，两个线性电

4、阻器串联后u－i的特性可由u1－i1和u2－i2对应于不同的叠加而得到，如图5.1.3所示；对于两个线性电阻器的并联，其特性可由u1－i1和u2－i2对应于不同的叠加而得到如图5.1.4所示。u=fi()uui=gu()i=gu()1122u=fi()11u=fi()i=gu()22ii图5.1.3线性电阻器串联的特性图5.1.4线性电阻器并联的特性实验仪器•直流网络电路板1块•电阻箱1个•直流电流表1台•数字万用表1台•直流稳压电源1台直流网络电路板电阻箱直流电流表数字万用表直流稳压电源实验步骤1.用图5.1.2

5、的电路，测定线性电阻器R1、R2的u—i特性曲线，填入数据表格5.1.1。2.采用同一电路测定电阻器R1、R2串联后的总伏安特性及两个电阻上的分电压，填入数据表格5.1.2。3.采用同一电路测定电阻器R1、R2并联后的总伏安特性及流过两个电阻的分电流。填入数据表格5.1.3。表5.1.1电阻器R1、R2的伏安特性U/V246810IR1/mAIR2/mA表5.1.2电阻器R1、R2串联的伏安特性U/V246810UR1/VUR2/VI/mA表5.1.3电阻器R1、R2并联的伏安特性U/V246810IR1/mAIR

6、2/mAI/mA实验报告要求1.将实验数据填人表5.1.1中，并在方格子上作出它们u—i的特性曲线。2.由实验测量数据验证线性电阻器的u—i关系满足可加性与齐次性。3.用作图法作出R1与R2串联与并联的u—i特性曲线，并与实验测得的串联、并联总特性曲线相比较。4.若电阻器的u—i特性曲线为一根不通过坐标原点的直线，它满足可加性与齐次性吗？为什么？5.为什么对两个电阻串联的总特性，要强调它们是电流控制型，而对两个电阻并联后的总特性，要强调它们是电压控制型的？6.据实验中的电压及阻值参数，请估算一下，应选用功率多大的电

7、阻？7.5.1.2(a)、(b)分别适合于测量阻值较大和阻值较小的电阻。试分析原因。实验现象1.两个线性电阻器串联后u-i特性曲线可由u1-i和u2-i对应的i叠加而成的。2.对于两个线性电阻器并联后的u-i特性曲线可由u-i1和u-i2对应于不同的u叠加而得。3.线性定常电阻满足可加性和奇次性若电阻器的u-i特性曲线为一根不通过坐标原点的直线，它就不满足可加性与奇次性。因为其伏安特性为u=riu+o。若：u1=ri1+u0u=ri+u220当i=+i1i2，则u=r(i1+i2)+u0不等于u1+u24.根据电路

8、的串并联特性，因为当两个电阻串联的时候，两个电阻的电流相同i1=i2，所以它们受到电流控制；因为当两个电阻并联的时候，两个电阻的电压相同u1=u2，所以它们受到电压控制。5.非线性电阻器的u-i特性曲线是u-i平面上的一条曲线或不过零点的直线，这是由它的非线性性质决定的。实验结果分析1.定值电阻线性电阻器R1=299.3/Ω，R2=150.2/Ω2.通过分别