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实验七线性和非线性电学元件伏安特性的测量.docx

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实验七线性和非线性电学元件伏安特性的测量.docx

上传人:sssmppp 2022/6/27 文件大小:89 KB

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文档介绍

文档介绍:实验七 线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线
电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律求导体电阻的方法称为伏安法,它是测量电阻 的基本方法之一。
为了研究材料的导电性,通常作出其伏安特性曲线,了解它的电压与电流的关系。伏安特 性曲线是直线的管呈截止状态,电阻值很大。当电压继续增加,电流剧增,二极管被击穿,电阻值 趋于零。因此,若要用伏安法较精确的测量二极管的伏安特性曲线,必须正确地选择测量线路。
【伏安法测电阻的线路分析】
欧姆定律是直流电路的基本定律。在电阻R中通以电流I,其两端的电压为U,则有
R = 土
I
用电压表测得U,用电流表测得I,即可求出R。这种方法称为“伏安法”。用伏安法测电阻, 通常采用图七所示的两种线路。图5 (a)为电流表的内接法,图5 (b)为电流表的外接法。
(a)内接法
(b)外接法
R R
图5测电阻的线路
但是,由于电表有内阻,无论采用内接法还是外接法,均会给测量带来系统误差。在图 七(a)中,设电流表的内阻为Ra,贝U U =Ur+IRa
U为电压表的指示值。若将电压表的指示值作为待测电阻R两端的电位差,给测量带来的系 统误差为
NUr=U-Ur=IRa = 1^Ra
K
故有
Ur
只有当电流表内阻1^«待测电阻R时,能使竺to,用内接法测量电阻不会带来明显的系 统误差。
同样,在图七(b)中,设电压表的内阻为Rv,则
I=IR+IV
I为电流表指示值。若将电流表的指示值I作为流经电阻R的电流,给测量带来的系统误差为
R
AZr =I-Ir =IV = Jr —
故有
疆二R
Ir rv
只有当电压表内阻远大于待测电阻R时,能使也to,用外接法测量电阻不会带来明显的系 Ir
统误差。综合上两种情况,可得
当R〉届矽时,用内接法系统误差小o
当R<届版时,用外接法系统误差小。
当R=」RaRv时,两种接法可任意选用。
因此,通常只在对电阻值的测量精确度要求不高时,才使用伏安法,并且还要根据电表 的内阻Ra、Rv和待测电阻值的大小来合理选择测量线路。
测定元件的伏安特性曲线与测量元件的电阻一样,也存在着用电流表内接还是外接的问 题,我们也应根据待测元件电阻的大小,适当地选择电表和接法,减小系统误差,使测出的伏 安特性曲线尽可能符合实际。
【分压电路和限流电路】
要测定元件的伏安特性曲线,就要改变加在元件上的电压。利用滑线电阻来改变加在元件 上的电压,方法有两种:
1 .限流电路
如图6所示,滑线电阻与待测元件串联,改变滑线电阻的阻值,就可以改变待测元件与滑 线电阻的分压比,从而达到调节待测元件电压的目的。限流电路的特点:简单、省电、但可调 节范围小。
滑线电阻门 Rx「]待测电阻
l\. nx
图6 限流电路
分压电路
如图7所示,当滑线电阻上有电流流过时,沿滑线电阻上各点的电位逐渐变化,当滑动点 P从A往B移动时,PA两点的电压逐渐升高,从而使待测元件上得到连续变化的电压。
分压电路的特点:调节范围大,电压变化的线性好,但较费电。
粗调与细调
实验中会发现只用一个滑线电阻有时很难调节到位。为此,可增加一个阻值较小的滑线电 阻作为细调,如图8所示。
Ri
Rx
图8粗调与细调
R2
(b)分压+限流电路
【实验内