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伏安法测电阻实验报告 实验目的： 学会设计用伏安法测电阻的实验电路。 掌握各种电阻原件伏安特性曲线的测量方法。 学会用作图法处理实验数据。 实验原理： 1.线性元件和非线性原件 图（1）当一电阻元件两端加上不同的直流电压U时，元件内则有相应的电流I流过，以电流I为纵坐标，电压U为横坐标，做出I-U关系曲线，这便是该电阻元件的伏安特性曲线。通常情况下，导电金属丝，碳膜电阻，金属膜电阻等，其伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图（ 图（1） 2.测量电路的选取 利用伏安法测电阻常采用如下图所示的两种类型测量电路。由图可以得出，测量电路的选取在于电源的选取，变阻器R的选取和电表的选取以及连接方式等几方面。 （1）电源的选取 实验时常用的直流电源有三种：直流稳压电源，直流稳流电源和固定电压源（如干电池等）。实验时电源的选取应使所选电源的额定电压和额定电流同负载的额定电压和额定电流相同或稍大较为理想，余量过大浪费电能，会使调节变粗，若使用不慎也易损坏电表。 （2）变阻器的选取与连接方式 变阻器的用途是控制电路中的电压和电流，使其达到某一指定的数值，或使其在一定范围内连续变化。为此，实验中常用变阻器组成分压电路和限流电路，如上图所示。分压电路是通过变阻器R的滑动端的移动来改变RX两端的电压；限流电路是通过改变变阻器R的阻值来改变电路中电流的。实验中如能选用合适的直流稳压电源或是稳流电源，一般可不采用变阻器控制电路。如选用固定电压电源，则需用变阻器来调节RX两端的电压和通过它的电流。变阻器的连接方式按如下考虑：如所选电源的额定电流大于负载RX的两倍以上，宜选用分压电路。该电路调节的范围宽且可以调为零值。实验中希望改变R时，负载RX两端的电压变化要尽量均匀，否则调节困难，给实验带来不便。因此所选用的变阻器R的全阻值要小于RX，越小调节的均匀性越好。而当电源额定电压大于RX的额定电压时，也可以考虑选用分压和先流的混连电路，如下图所示。如选电源的额定电流仅够待测负载 变阻器控制电路的选取也不必和理论设计的完全一致，只要根据实验室的设备情况，设计出一套可行的方案即可。 变阻器电路选定后，也可能出现调节变阻器R时，很难调到准确的电表示值的情况，这反映了该控制电路细调程度的不足。若分压电路细调程度不足，可采用如图（2）所示的双分压结构的电路。若限流电路细调程度不足，可再串接一阻止较小的变阻器R，如图（3 图（3）图（2）所示。两种情况下 图（3） 图（2） （3）电表的选取及连接方式 电压表、电流表量程的选取略大于待测电压、电流较为理想，两成太大会降低电表的测量精度。 电表级别的选取以测量结果能达到期望的准确度要求为准。如果期望测量结果的相对误差不超过K%，则电压表和电流表的准确度等级可先在K/2内选择，精度不够再行调整。例如，利用伏安法测量某一电阻，要求测量的相对误差小于1.5%，所用电流表量程为15mA，电压表量程为1.5V，不难看出，当被测量I,U均超过量程的 图（4）电表选定后，电表的连接方式有两种，如图（4）所示。一种是电压表跨接再电流表和电阻RX的外侧，称为电压表外接法（或电流表内接法）；另一种时电压表跨接在RX的两端，成为电压表内接法（或者电流表外接法）。不论采用哪一种接法，依欧姆定律RX=U/ 图（4） 上述两种连接方法引入的方法误差分别为 ρ ρ 式中RA、RV分别为电流表和电压表的内阻，符号表示电压表内接时，测得的RX偏小。实验时根据RA、RV、R R R 主要仪器品牌及型号： 直流稳压电源：DF1709SB 台式万用表：GDM-8342 手持万用表：LINI-T UT61B 滑动变阻器：BX711 实验内容 测量金属膜电阻的阻值 根据“仪器用具”栏目所给实物的参数，选择分压外接电路，并画好电路图。在电表量程范围内，均匀地选测十组U、I数据，作I-U伏安特性曲线。如为直线，可在直线两段选取两组U、I值，由直线斜率即可算出RX 测量晶体二极管的伏安特性曲线 晶体二极管由于其PN结具有单向导电性，故正、反向电阻差异很大。小功率晶体二极管其正向电阻一般只有几十几百欧姆，而反向电阻则在几千欧姆以上。晶体二极管正、反向电阻都不是一个定值，其阻值与所通电流或所加电压大小有关，通常用伏安特性曲线来描述它的导电特性。 根据“仪器用具”栏目所给实物的参数，选择与1相同电路，测出至少十组U、I值，作伏安特性曲线，在2.00mA和8.00mA电流下，分别算出电阻值 伏安法测量数据 测金属膜电阻伏安特性原始数据表 U 0.1035 0.2188 0.3159 0.4309 0.5645 0.6229 0.7613 0.8257 0.9773 1.0979 I 0.82 1.88 2.77 3.85 5.01 5.51 6.82 7.38 8.72 9.81