文档介绍：电阻伏安特性及电源外特性的测量
一、实验目的
1. 学****测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法,并绘制其特性曲线;
2. 学****测量电源外特性的方法;
3. 掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法;
4. 学****使用直流电压表、电流表,掌握电压、电流的测量方法。
二、实验仪器
直流恒压源恒流源,数字万用表,电阻若干,电位器(470W/2W),短接桥和连接导线及九孔插件方板
三、实验原理
1. 电阻元件
(1)伏安特性
(a) 线性电阻的伏安特性曲线(b) 非线性电阻的伏安特性曲线
图19-1 伏安特性曲线
二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。通过一定的测量电路,用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性,由测得的伏安特性可了解该元件的性质。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法(简称伏安法)。根据测量所得数据,画出该电阻元件的伏安特性曲线。
(2)线性电阻元件
线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。可表示为:U=IR,其中R为常量,它不随其电压或电流改变而改变,其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线,具有双向性。如图19-1(a)所示。
(3)测量方法
在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压,测量出流过该元件中的电流;或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流,测量该元件两端的电压,便得到被测电阻元件的伏安特性。
2. 直流电压源
(1)直流电压源
理想的直流电压源输出固定幅值的电压,而它的输出电流大小取决于它所连接的外电路。因此它的外特性曲线是平行于电流轴的直线,如图19-2(a)中实线所示。实际电压源的外特性曲线如图19-2(a)虚线所示,在线性工作区它可以用一个理想电压源Us和内电阻Rs相串联的电路模型来表示,如图19-2(b)所示。图19-2(a)中角θ越大,说明实际电压源内阻Rs值越大。实际电压源的电压U和电流I的关系式为:
(19-1)
(2)测量方法
将电压源与一可调负载电阻串联,改变负载电阻R2的阻值,测量出相应的电压源电流和端电压,便可以得到被测电压源的外特性。
图19-2 电压源特性
四、实验步骤
1. 测量线性电阻元件的伏安特性
(1)按图19-4接线,取RL=47W,Us用直流稳压电源,先将稳压电源输出电压旋钮置于零位。
(2)调节稳压电源输出电压旋钮,使电压Us分别为0V、1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V,并测量对应的电流值和负载R L两端电压U,数据记入表1。然后断开电源,稳压电源输出电压旋钮置于零位。
(3)根据测得的数据,在下面坐标平面上绘制出RL= 47W电阻的伏安特性曲线。
表1 线性电阻元件实验数据
Us(v)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
I(mA)
U(v)
R=U/I(W)
(19-6)
2. 测量直流电压源的伏安特性
(1)按图19-6接线,将直流稳压电源视作直流电压源,取R=100W。
(2)稳压电源的输出电压调节为Us=10V,改变电阻RL的值,使其分别为100W、47W、20W、10W、、1W,测量其相对应的电流I和直流电压