广大电路实验报告(1)

开课学院及实验室： 年 月 日

学院 机械与电气年级、专工程学院 业、班 姓名 学号 实验课程名称 电路 成绩 实验项目名称 实验一 基本仪表的使用及电路元件伏安特性测绘 指导老师 一、实验目的 1.熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。 2.掌握常用电压表、电流表内阻的测量方法。 3.熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 4.学会识别常用电路元件的方法。 5.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。 6.掌握实验台上直流电工仪表、万用表和设备的使用方法。 二、实验原理 1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的常用电工仪表都不能满足上述要求。因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。 三、使用仪器、材料 （一）基本电工仪表的使用及测量误差的计算 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0~30V 台面 2 可调恒流源 0~200mA 1 台面 3 万用表 MAS830L 1 自备 4 可调电阻箱 0~9999.9Ω 1 DGJ-05 1

5 电位器 1.5MΩ DGJ-05 6 电阻器 按需选择 DGJ-05 （二）电路元件伏安特性的测绘 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0~30V 1 2 万 用 表 1 自备 3 直流数字毫安表 0~200mA 1 实验台自带 4 直流数字电压表 0~200V 1 实验台自带 5 二 极 管 IN4007/2CP15 1 DGJ-05 6 稳 压 管 2CW51 1 DGJ-05 7 白 炽 灯 12V，0.1A 1 DGJ-05 8 线性电阻器 200Ω，1KΩ/8W 1 DGJ-05 四、实验步骤 （一）基本电工仪表的使用及测量误差的计算 1.根据“分流法”原理测定台面直流毫安表2mA和20mA档量限的内阻。线路如图1-1所示。R1取较小电阻30Ω,RB选用DGJ-05中的电阻箱（下同）。 （二）电路元件伏安特性的测绘 1. 测定半导体二极管的伏安特性 按图1-7接线，R为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过35mA，二极管D的正向施压UD+可在0～0.75V之间取值。在0.5～0.75V之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图1-7 中的二极管D反接，且其反向施压UD－可达30V。 2. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1-7中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。 （2）反向特性实验：将图1-7中的R换成1KΩ，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，测量2CW51二端的电压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等） 1.根据“分流法”原理测定台面直流毫安表2mA和20mA档量限的内阻。 被测电流表量限 S断开时的表S闭合时的表RBR1计算内阻RA 读数（mA） 读数（mA） （Ω） （Ω） （Ω） 2mA 1.998 0.998 15 30 10 20mA 19.97 10.18 10 30 7.5 3. 测定半导体二极管的伏安特性 正向特性实验数据 UD+ (V) 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I（mA） 0 0.001 0.219 0.655 1.942 5.8 17.4 53.7 反向特性实验数据 UD－(V) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（mA） 0 0 0.001 0.001 0.002 0.002 0.003 4. 测定稳压二极管的伏安特性 （1）正向特性实验：将图1-7中的二极管换成稳压二极管2CW51，重复实验内容3中的正向测量。UZ+为2CW51的正向施压。 UZ+（V） 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 I（mA） 0 0 0.005 0.018 0.088 0.301 1.807 10.71 （2）反向特性实验：将图1-7中的R换成1KΩ，2CW51反接，测量2CW51的反向特性。稳压电源的输出电压UO从0～20V，测量2CW51二端的电压UZ－及电流I，由UZ－可看出其稳压特性。 UO(V) 0 5 10 15 20 UZ－（V） 0 2.38 2.73 2.91 3.04 I（mA） 0 2.60 7.49 12.04 16.84 六、实验结果及分析。 1. 对仪表内阻值的计算： 2mA档量直流毫安表的内阻：RA = RB // R1 =1/（1/15 + 1/30）=10Ω。 20mA档量直流毫安表的内阻：RA = RB // R1 =1/（1/10+1/30）=7.5Ω。 2．电流表用于实验测量支路中的电流。 半导体二极管是PN结，用于电路的单项导通和限制电压。 稳压二极管：输出一个稳定的电压，用于电视机里的过压保护电路等。 3.对思考题的计算： （1）电阻越大，电压表产生的电流越小，它对干路电流的影响就越小; 电阻越小，电流表电阻的分压作用越小。 （2）绝对误差：△A=8.1－8.0=0.1; 相对误差：△A％=（8.1－8.0）/8.0 × 100％=1.25％。 （3）线性电阻：如果电阻元件的特性曲线在任一时刻都是过原点的直线，即其特性方程是齐次线性的，那么，这种电阻元件称为线性电阻；非线性电阻：当电阻两端的电压与流过的电阻的电流不成比例关系时，伏安特性是曲线，电阻不是一个常数，随电压、电流变动，称之为非线性电阻。电阻器是线性元件,R=V/I,电压和电流成反比.。二极管是晶体管类非线性元件,根据PN结的开关性能,来对其它电元素控制调整。 （4）电流I为Y轴，电压U为X轴，然后依次描点画线。 （5）稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本 保持不变。而整流二极管反向击穿后就损坏了.这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生2

波动， 或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 稳压二极管用来稳压或在串联电路中作基准电压. 整流二极管和稳压二极管都是PN半导体器件.所不同的是整流二极管用的是单向导电性.稳压二极管是利用了其反向特性.在电路中反向联接. （6）因为U=2V, UD+=0.7V;所以 UR =U－ UD+ =1.3V;又R=200Ω；所以I= UR /R=6.5mA。 5.各元件的特性：半导体二极管：当电流正向流入时，半导体二极管电阻不大，当接入反向电流时，电阻变得很大。稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本 保持不变。 6.必要的误差分析：测量半导体二极管与稳压二极管时，毫安表的精确度不够高，使得当电压很小的时候读不出相应的电流表读数。

3