个人资料整理仅限学习使用实验08电路元件伏安特性的研究电学元件是构成电路的基本要素，而其伏安特性又是电学性质中的重中之重，因此对其物理性质的研究是电学中最基本也是最重要的部分之一。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压～电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件<例如碳膜电阻、金属膜电阻等）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件<例如晶体二极管、三极管）。本实验是通过测试电学元件的伏安特性曲线，初步了解电学元件的结构及原理、熟悉其基本性能和掌握其正确的使用方法。【实验目的】1、学会识别部分常用电学元件的方法。2、掌握线性电阻、非线性电学元件伏安特性的测试法。3、通过测定电学元件上电压与电流的关系，验证部分电路欧姆定律。4、熟悉误差分析的基本方法。【实验仪器】TKVA-1型线性与非线性元件V-A特性实验仪，包括直流稳压电源<0-12V）、元件箱、直流数字电压表、直流数字毫安表和图视仪等。【实验原理】在温度一定的情况下，当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻。若元件两端的电压与通过它的电流不成正比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。一般金属导体电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性曲线是一条直线。电阻是导体材料的重要特性，在电学实验中经常要对电阻进行测量。测量电阻的方法有多种，伏安法是常用的基本方法之一。所谓伏安法，就是运用欧姆定律，测出电阻两端的电压V和其上通过的电流I，根据8-1）<即可求得阻值R。也可运用作图法，作出伏安特性曲线，从曲线上求得电阻的阻值。对有些电阻，其伏安特性曲线为直线，称为线性电阻，如常用的碳膜电阻、线绕电阻、金属膜电阻等。另外，有些元件，伏安特性曲线为曲线，称为非线性电阻元件，如灯泡、晶体二极管、稳压管、热敏电阻等。非线性电阻元件的阻值是不确定的，只有通过作图法才能反映它的特性。用伏安法测电阻，原理简单，测量方便，但由于电表内阻接入的影响，给测量带来一个人资料整理仅限学习使用定系统误差。在电流表内接法中，如图8-1所示。由于电压表测出的电压值V包括了电流表两端的电压，因此，测量值要大于被测电阻的实际值。由图8-1电流表内接8-2<）可见，由于电流表内阻不可忽略，故给测量带来一定的误差。在电流表外接法中，如图8-2所示。由于电流表测出的电流I包括了流过电压表的电流，因此，测量值要小于被测电阻的实际值。由8-3）<图8-2电流表外接可见，由于电压表内阻不是无穷大，故给测量带来一定的误差。上述两种连接电路的方法，都给测量带来一定的系统误差，即测量方法误差。为此，必须对测量结果进行修正。其修正值为8-4）<个人资料整理仅限学习使用其中R为测量值，为实际值。为了减小上述误差，必须根据待测阻值的大小和电表内阻的不同，正确选择测量电路。当且时，选择电流表内接法。且时，选择电流表外接法。，时，两种接法均可。经过以上选择，可以减小由于电表接入带来的系统误差，但电表本身的仪器误差仍然存在，它取决于电表的准确度等级和量程，其相对误差为8-5）<式中和为电流表和电压表允许的最大示值误差。【实验内容】一、必做部分：TKVA-1型线性与非线性元件V-A特性实验仪面板如图8-3所示：图8-3本实验仪器主要有直流稳压电源<0-12V）、元件箱、直流数字电压表、直流数字毫安表和图示仪组成。元件箱中有线性电阻、光敏电阻、不同的二极管和小灯泡等八个元器件，实验时根据要求选择若干进行。直流电流表分0.2、2、20和200mA四档，直流电压个人资料整理仅限学习使用表分0-2V和0-20V两档<有开关选择）。1．测量线性电阻器的伏安特性<1）电流表内接法根据图8-1连接好电路。电阻为100K，每改变一次电压V值，读出相应的电流I值，填入表8-1中，作出伏安特性曲线，并从曲线上求得电阻值。表8-1电压(V>电流(mA><2）电流表外接法根据图8-2连接好电路，重复实验步骤<1），数据表格自拟。<3）根据电表内阻的大小，分析上述两种测量方法中，哪种电路的系统误差较小。2．测量稳压二极管的伏安特性<1）稳压管的稳压特性稳压管实质上就是一个面结型硅二极管，它具有陡峭的反向击穿特性，工作在反向击穿状态。在制造稳压管的工艺上，使它具有低压击穿特性。稳压管电路中，串入限流电阻，使稳压管击穿后电流不超过允许的数值，因此击穿