直流电表和直流测量电路
实验题目:直流电表和直流测量电路 实验目的:
1. 理解直流电表的结构、工作原理和使用方法;掌握电流表的内接法和外接法的原理和应
用。
2. 理解直流测量电路中直流电路和分压电路的工作原理和使用方法;掌握直流电流测量、
电阻测量的方法。
实验原理:
1. 直流电流表和电压表:磁电式电表在永久磁铁的两个极掌和圆柱形铁心之间的空隙磁场
中有一个可转动的线圈。当线圈中有被测电流通过时,线圈在磁场作用下发生偏转,直到和游丝的反作用力矩相平衡为止。偏转角的大小与通过线圈的电流成正比并由指针指示出来。磁电式电表表头指针偏转满偏时电流和满度电压都很小,可以分别通过并联电阻R p 和 串联电阻R s 改装成电流表和电压表,电阻阻值和量程关系如下:
R p =I −G R G ;R s =I
G
I
V −V G I G
=I −R G
G
V
2. 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U 即可求出元件的电阻R ,即R=I ,这种方法称为伏安法。当R ≥100R A 时,由电流表内阻引入的测量误差
R ≤1%,此时宜使用电流表内接法;当R ≤100R V 时,外接法测量才有足够的测量准确度
∆R R ∆R
U
≤1%。
3. 制流电路和分压电路:在直流电路中使用划线电阻器可以控制电路中的电流或电压。使用制流电路时,当滑片处于变阻器两端时,可分别使电路中的电流最大或最小。使用分压电路时,当滑片处于变阻器两端时,可使输出电压从零到电源电压之间的任何数值调节。
实验步骤:
1. 应用伏安法测非线性电阻的特性曲线
a . 将元件按下图进行连接;
b . 移动C 端,从最小电流开始记录电流i k 和电压u k ;
c . 移动C 端,使电流增加10mA ,再次记录电流i k 和电压u k ,直到电压达到100mA ; d . 整理实验仪器;
e . 处理实验数据,作出伏安特性曲线。 2. 测量二极管正向的伏安特性曲线
a . 将元件按下图进行连接;
b . 调节限流盒找出电压表的最小值V min 和最大值V
max
;
c . 调节限流盒,在V min 和V max 之间均匀测量10次,记录电流i k 和电压u k ; d . 整理实验仪器;
e . 处理实验数据,作出伏安特性曲线。 3. 测量二极管反向的伏安特性曲线
a . 按下图组装电路;
b . 调节分压盒,使I 在小于等于100μA 的范围内,每隔0.2V 测量一个电流值,测10
次;
c . 整理实验仪器;
d . 处理实验数据,作出伏安特性曲线。
数据处理:
原始数据记录如下:
测非线性电阻的特性曲线记录表
测量二极管正向伏安特性曲线记录表
测量二极管反向伏安特性曲线记录表
对原始数据进行处理:
1. 测非线性电阻的特性曲线
根据公式V KI n ,两边取对数,有lnV=nlnI+lnK,故将电压和电流值取对数后,应用线性拟合,可以得到K 和n 。取对数后列表如下:
电流电压对数表
将数据用origin 进行处理得:
2
-2
-4
2345
根据图像和参数表得斜率为n=2.0115
×10
−4即 V=2.706×10−4I 2.0115
2. 测量二极管正向伏安特性曲线 根据原始数据用origin 作图得
0.66
0.72
0.78
3. 测量二极管反向伏安特性曲线 根据原始数据用origin 作图得
1.6
2.4
3.2
4.0
调整坐标轴的刻度将二极管的正反向伏安特性曲线在同一张图中作出:
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?
不行,二极管的正向电阻较小,满足R ≤100R V ,使用外接法测量才有足够的测量准确度
∆R R
≤1%。而且二极管上所加电压范围较小,当使用分压电路时,会使二极管上所加电压变
化范围较大,此时电流的变化会更大,容易损坏毫安表。故采用制流电路和外接法测量二极管的正向特性曲线。