实验一元件参数及性能的测定一、实验目的1.学会识别常用电路元件的方法。2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。3.掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。4.用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性。5.掌握电路电位图的绘制方法。二、实验原理任何一个二端元件的特性都可以用电压和电流的方程式V=IR来表示，利用这一公式的前提是电压V和电流I的参考方向相关联，即参考方向一致。如果参考方向相反，则方程式为V=-IR。除了上述的表述方法以外，二端元件的特性还可以用该元件的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系I=f(U)来描述，即在U-I平面上采用逐点测试的方法，测试一条电流和电压对应关系曲线，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件时，必然要消耗能量，沿着电流流动的方向将产生电压降。其值的大小等于该电流与电阻的乘积，这一关系称为欧姆定律。1、线性电阻元件当电阻元件R的阻值不随电压或电流的I（mA）CA大小变化而变化时，则电阻R两端的电压与B流过的电流成正比，符合这种条件的电阻元件称为线性电阻元件。线性电阻的伏安特性-30-20-10曲线如图1-1（A）所示，它是一条通过坐标CU（V）原点的直线,其斜率等于该电阻阻值的倒数。2、非线性电阻元件电路中大部分元件B是不具备上述线性电阻元件的，这类元件叫A非线性电阻元件。图1-1元件伏安特性曲线半导体二极管就是典型的非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1（C）所示。它的阻值随着流过的电流大小而变化。当外加电压的极性和二极管的极性相同时，称为正向连接。正向连接时二极管的阻值很小（十几欧至几十欧），正向压降很小（锗管为0.2―0.3V，硅管约为0.5―0.7V）,正向电流随正向压降的升高而呈指数规律变化。当外加电压极性与二极管极性不相同时，称为反向连接。反向电压从零伏一直增加到十几伏，反向电流值很小且其变化也很小（约为微安级）。半导体二极管的这一特性称为单向导电性。利用二极管的单向导电性在电子电路中可进行整流、检波等。白炽灯的伏安特性如图1-1(B)所示。3、电压和电流的测量在测量某一支路的电压和电流时，除根据技术要求正确选择电流表和电压表的规格、精度等级外，接线时还要注意把电流表、电压表接在正确的位置上，主要考虑电流表的降压作用及电压表的分流作用。如果仪表接线不当会造成较大的测量误差。在测定如图1-2所示电路中的电流、电压时，可以将电压表接于AD两端，也可接于BD两端。电压表若接在BD两端时，电流表的示数除了包含流过电阻的电流外，还包含电压表中流过的电流，因此电流表的数值比实际的电流值大。当负载阻值比电流表的内阻大得多时，电压表宜接在AD两端；当电压表的内阻比负载阻值大得多时，电压表宜接在BD两端。数字式仪表一般不考虑其内阻的影响，近似认为电压表内阻无穷大；而电流表内阻无穷小。用机械式仪表实际测量时，某支路的电阻值是未知的，测量时电压表的位置可由实验方法选定，测量时可以分别接在AD、BD两端进行测试。如果采取这两种接法时电压表的读数差别很小（说明电流表内阻很小，降压作用甚微），即可接在AD两端；如果两种接法电流表的读数差别很小或无甚差别（说明电压表内阻很大，分流作用甚微）即可接在BD两端；若两种接法电流表和电压表的读数均无差别，则电压表接于AD两端或BD两端均可。4、电位的测量及电位图在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变。据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点相对于参考点的电位及任意两点间的电压。电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。以图1-4的电路为例，如图中的A～F,并在坐标横轴上按顺序，均匀间隔标上A、B、C、D、E、F、A。再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。在电路中电位参考点可任意选定。对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0～30V1DG042万用表13直流数字电压表0～200V1D314二极管2CW511DG095线性电阻器8W-1KΩ1DG09四、6电位、电压测定实验电路板1DG05实验内容1、测定线性电阻器的伏