电学元件伏安特性的测量
实验目的
（1） 了解分压器电路的调节特性； （2） 掌握测量伏安特性的基本方法、线路特点以及伏安法测电阻的误差
估算；
（3） 学习按回路接线的方法； （4） 初步了解戴维南定理的内容。
实验原理
1. 分压电路及其调节特性
（1） 分压电路的接法 （2） 分压电路的调节特性
若忽略电压表的内阻，则：
E R R R RR R R V BC
BC L L
BC )(-+=
式中，R BC 为R 中实际分压段。
若R R L >>，分压V 与BC R 基本上成线性关系；
R
R L
越小，曲线越弯曲。
2. 电学元件的伏安特性
（1） 伏安特性曲线
以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压-电流关系曲线，
称为该元件的伏安特性曲线。
（2）线性元件
（3）非线性元件
3.实验电路的比较和选择
（1）电流表内接
R=U
I
−R I
△R R =√（
△U
U）
2
+（
△I
I）
2
+（
△R
I
R I）
2
（
R I
U I⁄）
2
[1−
R I
U I⁄
]
⁄
（2）电流表外接
1 R =
I
U
−
1
R V
△R R =√（
△U
U）
2
+（
△I
I）
2
+（
△R
V
R V）
2
（
U I⁄
R V）
2
[1−
U I⁄
R V
]
⁄
4.戴维南定理
一个含源二端网络可以用一个恒压源串联一个内阻抗所所组成的等效电压源来代替。
本实验中所用电路如下：
（折线代表电阻）
电压与阻抗理论值为：
E R R R E e 212+=
，2
1213R R R
R R R e ++=
实验步骤
1. 半定量观察分压电路的调节特性
2. 测电阻
分别使用电流表内接法和电流表外接法测量阻值约为12K Ω和0.1K Ω
的两个电阻，记录数据并进行计算、分析、比较和讨论。
3. 测定半导体二极管正反向伏安特性
测量半导体二极管的伏安特性，并将正反向伏安特性画在同一个图上。
4. 戴维南定理的验证
（1） 调整外接电阻R i ，记录多组电压U i 、电流I i ； （2） 在课内选出两组数据，带入方程组：
U i =E e -I i R e
计算出E e 和R e ；
（3） 验证实验结果。
注意事项
（1）接线时认真对照电路图，在合上电源开关前，需经过老师检查同意；（2）在进行半导体二极管伏安特性测量实验时，由于半导体二极管正向电阻很小，需加保护电阻，以防止电流超过二极管允许的正向电流
值；二极管反向电阻又很大，应改换线路；且同时，应改换电流表
接法（内接、外接）；
（3）实验前应认真了解被测二极管的规格；
（4）在测量二极管正向伏安特性时，应取变化较快的量作为自变量，来选取测量点。
数据处理
（1）半定量观察分压电路的调节特性
滑动变阻器阻值R=__470__Ω
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
R
R
/≈
10
0.00 0.51 1.10 1.70 2.35 2.97
L
R
R
1
/≈
0.00 0.45 0.90 1.42 2.05 2.97
L
R
1.0
R
/≈
0.00 0.21 0.35 0.52 0.94 2.96
L
利用Excel 图表功能作出图像：
=10，1，0.1时，所对应的情况）（直线为理论曲线，其余依次为R L
R
越大时，分压电路输实验结果表明：对分压式电路，负载为R L，当R L
R
出电压的线性性越好。
（2） 两种线路的对比研究
电流表准确度等级____，
量程mA I m _____=，Ω=____I R ，Ω=____I R U 电压表准确度等级____，
量程V U m _____=，Ω=____V R ，Ω=∆____V R 量程V U m _____=，Ω=____V R ，Ω=∆____V R
实验电路图：
关于不确定度的计算：内接：
△R R =√（
△U
U）
2
+（
△I
I）
2
+（
△R
I
R I）
2
（
R I
U I⁄）
2
[1−
R I
U I⁄
]
⁄
△U=U m∗k%，△I=I m∗k%
所以可得：
①R=12KΩ时，△U=0.045V，△I=0.075mA
△R
R
=
√（0.045
2.50）
2
+（0.075
0.21
）
2
+（0.6
38.3
）
2
（38.3
2.500.21×10−3
⁄
）
2
[1−38.3
2.500.21×10−3
⁄
]
⁄
=0.359Ω
②R=0.1KΩ时，△U=0.01125V，△I=0.075mA
△R
R
=
√（0.01125
0.6250）
2
+（0.075
4.51
）
2
+（0.6
38.3
）
2
（38.3
0.62504.51×10−3
⁄
）
2
[1−38.3
0.62504.51×10−3
⁄
]
⁄
=0.0344Ω
外接：
△R R =√（
△U
U）
2
+（
△I
I）
2
+（
△R
V
R V）
2
（
U I⁄
R V）
2
[1−
U I⁄
R V
]
⁄
