直流电表和直流测量电路.docx

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直流电表和直流测量电路

实验报告5-

数学系06级蔡园青2007年6月1日PB06001093

实验题目：

直流电表和直流测量电路

实验目的：

了解模拟式安培计的原理和应用条件；通过测量固定电阻、可变电阻及二极管非线性电阻，学习掌握直流电路及其应用。

实验原理：

1．直流电路的测量

在直流电路的测量中，根据欧姆定律，测量通过待测元件的电流I和该元件两端的电压V即可求出元件的电阻R，即

，这种方法称为伏安法。

测量中直流安培计串联在电路中，直流伏特计并联在待测元件两端，如图3.4.1-4。

由于直流电表实际存在内阻，故电表的接入会引入测量误差。

根据测量要求可采用安培计内接法[图3.4.1-4（a）]或安培计外接法[图3.4.1-4（b）]。

用内接法由安培计内阻计入的测量误差如表3.4.1-1。

当

时，由安培计内阻引入的测量误差

，此时宜使用安培计内接法，这种方法适合于对较大电阻的测量。

表3.4.1-1用内接法时安培计内阻引入的误差

1000

500

200

100

50

10

5

1

0.1

0.2

0.5

1.0

2.0

10.0

20.0

100.0

表3.4.1-2用外接法时伏特计内阻引入的误差

1000

500

100

50

10

5

1

0.5

0.1

0.2

1.0

2.0

9.0

17.0

50.0

67.0

用安培计外接法电路，由伏特计内阻RV引入的测量误差如表3.4.1-2所示。

当

时，外接法测量才有足够的准确度

。

这种方法适合于较小电阻的测量。

2．制流电路和分压电路

在直流电路中使用滑线电阻器可以控制电路中的电流或电压。

滑线电阻器是一种可变电阻器，有三个接线端，分别为固定端A及B，和可变端C，如图3.4.1-5，改变C端的位置即可取得可变电阻。

图3.4.1-6是制流电路。

将可变电阻器的A、C端接入电路中，改变C的位置就可改变电路中电流的大小。

当C滑至B端时，可变电阻全部接入电路，电路中电流最小。

当C滑至A端时，可变电阻器的电阻为零，电路中电流最大。

图3.4.1-7是分压电路。

将可变电阻器的A、B端与电路电源并联连接。

滑线端C及一个固定端A与待测电阻并联连接。

接通电流后A、B端电压为电源电压，B、C端电压为电源电压的一部分。

随着C端位置的改变，VBC也改变，当C滑至A时，

，输出电压最大，当C滑至B时，VBC=0。

因此可以调节输出电压为从零到电流电压之间的任何数值。

实验内容：

1、测量钨丝小灯泡的电阻

按下图接线，移动可变端C，使电流在

中变化，每隔

记录一个电压值。

求出对应各点的R灯（小灯泡电阻）。

用双对数坐标纸做出R灯的伏安特性曲线。

与公式

比较，求出K和n。

2、测量二极管的伏安特性曲线

a.按图3.4.1-9接线，将小灯泡用二极管正向接法（注意电路中加一个几十欧姆的保护电阻）。

测出电路中电压的最大值和最小值。

等分成10份，测出各电压值对应的电流值。

画出二极管正向伏安特性曲线。

b.按图3.4.1-8接线，将Rx改为二极管并反向连接。

从0开始，每隔

测量一个电流值，直至电流值将要超过

时为止，求出二极管反向伏安特性。

数据记录与处理:

1、测量钨丝小灯泡的电阻

电流/A

0.0332

0.0432

0.0532

0.0632

0.0732

0.0832

0.0932

lnA

-3.4052

-3.1419

-2.9337

-2.7615

-2.6146

-2.4865

-2.3730

电压/V

0.253

0.592

0.968

1.368

1.819

2.27

2.84

lnV

-1.3744

-0.5243

-0.0325

0.3134

0.5983

0.8198

1.0438

R/Ω

7.62

13.70

18.20

21.65

24.85

27.28

30.47

2、测量二极管的伏安特性曲线

正向：

电压/V

0.724

0.741

0.758

0.775

0.792

0.809

0.826

0.843

0.860

0.868

电流/mA

0.10

0.22

0.38

0.64

1.04

1.86

3.30

6.00

11.30

20.00

负向：

电压/V

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

电流/µA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.2

电压/V

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

3.4

3.6

3.8

4.0

4.2

4.4

电流/µA

0.6

1.0

2.0

3.6

6.1

10.2

16.5

25.7

38.8

59.3

87.6

数据处理:

1、测量钨丝小灯泡的电阻

将公式

两边取对数，得到线性的公式：

，将各个测量点的数据取对数，用origin软件描点，再对点列进行线性拟合。

拟合出来直线的斜率

，在

轴上的截距

。

由软件拟合出来的数据结果可知

于是

，

2、测量二极管的伏安特性曲线

正向：

二极管正向伏安特性曲线

负向：

二极管负向伏安特性曲线

合成：

二极管合成伏安特性曲线图

图中，电流负值表示电流从二极管的负极流入，电压负值表示负极电势高于正极电势。

实验经验：

一、在连接电路的时候，应先将电路分成若干子电路，由分电路开始连接，再到总的电路联接。

以防止电路短路

二、为了使合成图形式美观，易于观看，各轴可取单位长度不同。

思考题：

测量二极管的正向特性为什么采用制流电路和外接法,改用图3.4.1-8的电路是否可行,为什么?

答:

二极管正向接入电路时电阻很小,较小电阻测量采用外接法才有足够的准确度；制流电路可控制电路电流的大小，起到保护电流表作用,以免电路中电流太大烧坏电表。

改用图3.4.1-8的电路不可行，误差很大，且易烧毁电流表。