实验十七_ 电学元件伏安特性的测量
电路中有各种电学元件,如线性电阻、半导体二极管和三极管,以及光敏、热敏和压敏元件等。知道这些元件的伏安特性,对正确地使用它们是至关重要的。利用滑线变阻器的分压接法,通过电压和电流表正确地测出它们的电压与电流的变化关系称为伏安测量法(简称伏安法)。伏安法是电学中常用的一种基本测量方法。
一_ 实 验 目 的
1_ 了解分压器电路的调节特性。
2_ 验证欧姆定律。
3_ 掌握测量伏安特性的基本方法。
4_ 学会直流电源、滑线变阻器、电压表、电流表、电阻箱等仪器的正确使用方法。
二_ 实 验 原 理
1. 分压电路及其调节特性
(1)分压电路的接法
___ 如图1所示,将变阻器R的两个固定端A和B接到直流电源E上,而将滑动端C和任一固定端(A或B,图中为B)作为分压的两个输出端接至负载RL。图中B端电位最低,C端电位较高,CB间的分压大小U随滑动端C的位置改变而改变,U值可用电压表来测量。滑线变阻器的这种接法通常称为分压接法。分压器的安全位置一般是将C滑至B端,这时分压为零。
(2)分压电路的调节特性
___ 如果电压表的内阻大到可忽略它对电路的影响,那么根据欧姆定律很容易得出分压为
V
R
A
C
B
RL
理想情况
E
电源
电压
输
出
电
压
R/R
L
1/1
1/3
1/7
1/20
A
B
C
端位移
图1_ 分压电路
图2_ 分压电路输出电压与滑动端位置的关系
_____________ _________ _ 从上式可见,因为电阻RBC可以从零变到R,所以分压U的调节范围为零到E,分压曲线与负载电阻RL的大小有关。理想情况下,即当RL>>R时,U=ERBC/R,分压U与阻值RBC成正比,亦即随着滑动端C从B滑至A,分压U从零到E线性地增大。
V
A
图3_ 线性元件的伏安特性
当RL不是比R大很多时,分压电路输出电压就不再与滑动端的位移成正比了。实验研究和理论计算都表明,分压与滑动端位置之间的关系如图2的曲线所示。RL/R越小,曲线越弯曲,这就是说当滑动端从B端开始移动,在很大一段范围内分压增加很小,接近A端时,分压急剧增大,这样调节起来不太方便。因此作为分压电路的变阻器通常要根据外接负载的大小来选用。必要时,还要同时考虑电压表内阻对分压的影响。
2. 电学元件的伏安特性