电路基础实验报告伏安特性

发布 2019-08-23 14:52:37 阅读 3432

一、实验目的。

1、学会用万用表进行电阻、电流、电压的测量;

2、学习和验证电阻的串并联电路;

3、初步学习含有线性元件的电流、电压的计算。

二、实验仪器。

万用表(2只)、直流稳压电源(1台)、电阻2个( 读出的值是10kω),电阻固定器1个,导线若干,螺丝笔1支。

三、实验原理。

电压、电流是反映电路工作状态的两个最基本的参数。一个元件上的电压u和通过它的电流i之间的关系曲线(一般i作横轴,u作纵轴)称为这个元件的伏安特性曲线。

对于线性电阻元件r,因为它符合欧姆定律,即(或),我们知道它是一条通过原点,斜率为的直线。如图1-1。

图1-1 线性电阻伏安特性曲线。

因此把电阻电路称为线性电路。对于由多个电阻组成的电路,它们可简单划分为并联电路、串联电路 ,其总电阻的计算公式分别为和。

四、实验内容。

1、电阻的测量。

1)测单个电阻,如图(a),把1个电阻固定在电阻固定器上,然后打开万用表开关,经估读电阻阻值后10kω,把档位调到电阻量程为20kω处,然后用万用表两红黑两个表笔接触电阻两端,读出数据为9.78,将数据记录到表1-1。

2) 测串联电阻,如图(b), 把2个电阻串联固定在电阻固定器上,经估读电阻阻值后20kω,把档位调到电阻量程为20kω处,然后用万用表两红黑两个表笔接触电阻两端,读出数据为19.61,将数据记录到表1-1。

3)测并联电阻,如图(c), 把2个电阻并联联固定在电阻固定器上,经估读电阻阻值后5kω,把档位调到电阻量程为20kω处,然后用万用表两红黑两个表笔接触电阻两端,读出数据为4.91,将数据记录到表1-1。

表1-1 电阻测量数据。

2、线性电阻元件的伏安特性测试。

测试电路如图1-3所示,1)串联电阻电路伏安特性测试。

a: 按测试电路图1-3 连接好各仪器,将图(b) 接到图1-3的待测电路部分。两个万用表,一个调到电流档位使其变成电流表,量程选2ma,表笔接到待测电路两边,另一个把档位调到电压档位,使其变成伏特表,选量程为20v。

打开稳压电源电压开关,逐渐升高稳压电源电压, 使电流分别为0.2ma,0.4 ma, 0.

6 ma, 0.8 ma, 1.0 ma。

分别对应的电压读数为4.13v, 7.90v, 11.

79v, 15.75v, 19.80v伏特表的读数记录到表1-2中。

图1-3 电阻元件伏安特性测试电路。

2)并联电阻电路伏安特性测试。

a: 按测试电路图1-3 连接好各仪器,将图(c) 接到图1-3的待测电路部分。两个万用表,一个调到电流档位使其变成电流表,量程选2ma,表笔接到待测电路两边,另一个把档位调到电压档位,使其变成伏特表,选量程为20v。

打开稳压电源电压开关,逐渐升高稳压电源电压,读取电。

流表、伏特表的读数记录到表1-2中 。

表1-2 电阻元件伏安特性原始测试数据。

5、数据处理。

1.电阻的相对误差:

(1)单个电阻:10.0-9.78=0.220kω

(2)串联电阻:20.0-19.61=0.39kω

(3)并联电阻:5.00-4.91=0.09kω

2.电阻元件伏安特性测试数据处理:

(1)串联电阻电路:电流分别为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0时对应的电阻。

r=4.13/0.2*10^-3=20.1kω

r=7.90/0.4*10^-3=19.8kω

r=11.8/0.6*10^-3=19.7kω

r=15.8/0.8*10^-3=19.8kω

r=19.8/1.0*10^-3=19.8kω

(2)并联电阻电路:电流分别为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0时对应的电阻。

r=1.01/0.2*10^-3=5.05kω

r=2.04/0.4*10^-3=5.08kω

r=2.96/0.6*10^-3=4.93kω

r=4.03/0.8*10^-3=5.04kω

r=4.95/1.0*10^-3=4.95kω

(3)根据(1),(2)得表1-3

表1-3 电阻元件伏安特性测试数据。

6.数据分析。

1. 电阻元件伏安特性测试测得的串联电阻的平均值为r=(20.1+19.8+19.7+19.8+19.8)*(1/5)=19.8kω

电阻元件伏安特性测试测得的并联电阻的平均值为:r=(5.05+5.08+4.93+5.04+4.95)*(1/5)=5.02kω

2. 直接测得的串联电阻19.6k串联电阻4.91kω

3.19.8kω约等于19.6kω 5.02kω约等于4.91kω

可画电压与电流关系曲线如图1-4

由表1-3和以上分析知r=u/i 电路符合线性条件,属于线性电路。

7.结论:

一个线性电阻,它两端的电压与流过它的电流的比值是不变的,就是

r=u/i为一个特定值,不会随电压或电流的改变而改变,不管是单个线性电阻,还是串并联线性电阻都遵循这个特性。

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