• 實(shí)驗(yàn)原理與說明

1.電阻元件的伏安特性 

任何一個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系I=f (V)來表示，即用I-V平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。

1). 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖1-1中a所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。

      2). 一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)時(shí)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖1-1中b曲線所示。

     3). 發(fā)光二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其特性如圖1-1中c曲線。正向壓降很小，正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零。可見，二極管具有單向?qū)щ娦裕聪螂妷杭拥眠^高，超過管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。

     4). 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，但其反向特性較特別，如圖1-1中d曲線。在反向電壓開始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)(稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管)電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加的反向電壓升高而增大。

2.直流電壓源

 （1）直流電壓源

    理想的直流電壓源輸出固定幅值的電壓，而它的輸出電流大小取決于它所連接的外電路。因此它的外特性曲線是平行于電流軸的直線，如圖1-2（a）中實(shí)線所示。

    實(shí)際電壓源的外特性曲線如圖1-2（a）虛線所示，在線性工作區(qū)它可以用一個(gè)理想電壓源Us和內(nèi)電阻Rs相串聯(lián)的電路模型來表示，如圖1-2（b）所示。圖1-2（a）中角θ越大，說明實(shí)際電壓源內(nèi)阻Rs值越大。實(shí)際電壓源的電壓U和電流I的關(guān)系式為：

 （2）測(cè)量方法

    將電壓源與一可調(diào)負(fù)載電阻串聯(lián)，改變負(fù)載電阻R2的阻值，測(cè)量出相應(yīng)的電壓源電流和端電壓，便可以得到被測(cè)電壓源的外特性。

 3.直流電流源（DC current source）

（1）直流電流源

        理想的直流電流源輸出固定幅值的電流，而其端電壓的大小取決于外電路，因此它的外特性曲線是平行于電壓軸的直線，如圖1-3（a）中實(shí)踐所示。

        實(shí)際電流源的外特性曲線如圖1-3（a）中虛線所示。在線性工作區(qū)它可以用一個(gè)理想電流源Is和內(nèi)電導(dǎo)Gs（Gs=1/Rs）相并聯(lián)的電路模型來表示，如圖1-3（b）所示。圖1-3（a）中的角θ越大，說明實(shí)際電流源內(nèi)電導(dǎo)Gs值越大。實(shí)際電流源的電流I和電壓U的關(guān)系式為：

 （2）測(cè)量方法

電流源外特性的測(cè)量與電壓源的測(cè)量方法一樣。

• 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

       名稱                           數(shù)量                             型號(hào)

1. 1. 三相空氣開關(guān)               1塊              30121001
   2. 雙路可調(diào)直流電源           1塊              30121046
   3. 恒流源                     1塊              30111113
   4. 直流電壓電流表             1塊              30111047
   5. 電阻                       3              51W*1 100W *1  1kW*1
   6. 電阻
   7. 白熾燈泡                   1只              12V/0.1A
   8. 燈座                       1只              M=9.3mm
   9. 穩(wěn)壓二極管                 1只
   10. 發(fā)光二極管                 1只
   11. 短接橋和連接導(dǎo)線            若干              P8-1和50148
   12. 實(shí)驗(yàn)用9孔插件方板          1塊              300mm×298mm

• 實(shí)驗(yàn)步驟

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                  表1-1  線性電阻元件實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1-2  非線性電阻元件實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

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表1-3    發(fā)光二極管正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

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表1-4   發(fā)光二極管反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

 表1-5   穩(wěn)壓二極管正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

                  表1-6   穩(wěn)壓二極管反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

 表1-7  電壓源實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1-8  實(shí)際電壓源實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1-9  電流源實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表1-10 實(shí)際電流源實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

• 注意事項(xiàng)
  1. 電流表應(yīng)串接在被測(cè)電流支路中，電壓表應(yīng)并接在被測(cè)電壓兩端，要注意直流儀表“+”、“－”端鈕的接線，并選取適當(dāng)?shù)牧肯蕖?/li>
  2. 使用測(cè)量?jī)x表前，應(yīng)注意對(duì)量程和功能的正確選擇。
  3. 直流穩(wěn)壓電源的輸出端不能短路。

• 分析和討論

根據(jù)各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。

     1.線性電阻元件和白熾燈的伏安特性要求畫在同一張圖中, 比較線性電阻與白熾燈的伏安特性曲線，得出什么結(jié)論？

     2.發(fā)光二極管與穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張，圖中正、反向電壓可取為不同的比例尺)

    根據(jù)不同的伏安特性曲線的性質(zhì)分別稱它們?yōu)槭裁措娮?？從伏安特性曲線看歐姆定律，它對(duì)哪些元件成立？哪些元件不成立？

    3.直流電壓源和實(shí)際直流電壓源的伏安特性要求畫在同一張圖中, 比較直流電壓源和實(shí)際直流電壓源的伏安特性曲線，從中得出什么結(jié)論？穩(wěn)壓電源串聯(lián)電阻構(gòu)成的電壓源，它的輸出電壓與輸出電流之間有什么關(guān)系？是否能寫出伏安特性方程式？

     4.直流電流源和實(shí)際直流電流源的伏安特性要求畫在同一張圖中,比較直流電流源和實(shí)際直流電流源的伏安特性曲線，從中得出什么結(jié)論？

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（僅供參考）