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实验四电阻元件伏安特性的测定（精） 实验四 电阻元件伏安特性的测定 【实验简介】 电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。 为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。 乔治?西蒙?欧姆生平简介 乔治?西蒙?欧姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家。 1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律――欧姆定律，这是他最大的贡献。这一定律可以表示为两种形式：一是部分电路的欧姆定律，通过部分电路的电流，等于该部分电路两端的电压，除以该部分电路的电阻；二是全电路的欧姆定律，即通过闭合电路的电流，等于电路中电源的电动势，除以电路中的总电阻。为了纪念他，人们把电阻的单位命名为欧姆。 【实验目的】 1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。 图4-1 乔治?西蒙?欧姆 【实验仪器和用具】 直流稳压电源（SG1731SL5A），直流电压表（C31/1-V0.5级），直流电流表（C31/1-A0.5级），滑线变阻器（0.5A，1.5K?），待测电阻两个（一个几十欧，一个几千欧），待测二极管，单刀单掷开关一个，单刀双掷开关一个，导线10根。 滑线变阻器 直流 稳压电源 直流电压表 双刀双置开关 直流电流表 待测电阻 单刀双置开关 图4-3电压表、电流表、电阻、开关 图4-2 滑线变阻器、稳压电源、开关 【实验原理】 1、伏安特性曲线 实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系就表示为一条直线如图4-4-4（a）所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。 2、非线性电阻 如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”（如热敏电阻、二极管等）。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图4-4-4（b）所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。 R?U I图4-1（a）线性电阻的伏安特性曲线 3、伏安法测电阻 图4-1（b）二极管的伏安特性曲线 欧姆定律告诉我们，通过一段电路的电流，与这段电路两端的电压成正比，与这段电路的电阻成反比，即I?U。由此可求得电阻 RR?U （4-1） I这是伏安法测电阻所根据的基本原理。 （1）电流表内接法 如图4-5所示，将单刀双掷开关k2接到a端，电电路属于电流表内接法。电流表测出的电流I就是通过待测电阻Rx的电流Ix，但电压表测出的电压U应等于Rx两端的电压Ux与电流表内阻RA上的 图4-5电路 电压UA之和。 R测?RUUx?UA??Rx?RA?Rx(1?A) （4-2） IIxRxRA是由于电流表内接带来的误差，Rx由此式可知，电阻的测量值R测比实际值Rx要大， 称为接入误差。在粗略测量的情况下，一般在Rx??RA（如Rx为几千欧）时用“内接法”。为精确计算出Rx的值，应按式Rx=R测?RA进行修正。（RA由实验室给出）。 （2）电流表外接法 图4-5中，将k2接到b端，电路属于电流表外接法．电压表测出的电压U就是Rx两端的电压Ux，但电流表测出电流Ｉ应等于Ix与IV之和。 R测=RxUxUxU==? （4-3） IRIIx?IVI(1?V)1?xxIxRV由此式可知，电阻的测量值R测比实际值Rx要小， Rx是由于电流表外接带来的接入误RV差。在粗略测量的情况下，一般在Rx??RV（如Rx为几欧或几十欧）时用“外接法”。为精确计算出Rx的值，应按式Rx?R测进行修正。（RV由实验室给出）。 R测1?RV4、半导体二极管 半导体二极管是一种常用的非线性电子元件，由P型、N型半导体材料制成PN结经欧姆接触引出电极，封装而成。两个电极分别为正极、负极。二极管的主要特点是单向导电