四川大学探索型物理实验论文之基本电学实验

学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：1文章题目《基本电学实验》论文姓名学号电话邮箱创新点自述1、实验前使用Multisim进行电路仿真,实验中数据有误能够及时发现并重新测量。2、实验中发现实验板的三极管损坏，输入输出特性无法正确测量，利用实验室资源，另寻一个相同型号三极管搭线测量。3、电表改装实验中，拟采用半偏法进行测量，防止表针损坏。4、利用MATLAB画图。学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：2《基本电学实验》论文摘要：为掌握伏安特性曲线测定方法，了解电阻、二极管、稳压管、灯泡、三极管这些常用的电子元件的特性，熟悉电流计的量程Ig和内阻Rg的测量方法，认识毫安计、伏特计的改装、校准和使用，利用实验室提供的标准表测量常用电子元件的伏安特性曲线，以及进行毫安计、伏特计的改装，并对结果进行分析处理，进而深入了解电子元件以及对电流计的改装。关键词：二极管；三极管；伏安特性；电表Thediscourseof《FundamentalElectricityExperiments》Abstract：Tomasterthemethodforthedeterminationofvoltage-currentcharacteristics,understandthecharacteristicsofresistance,diode,zenerdiode,triode，lighting,thecommonlyusedelectroniccomponents,familiarizewiththemeasuringmethodofmeterrangeIgandinternalresistanceRg,knowhowtomodified,calibrateandusemilliammeter,voltmeter,weusethestandardmeasurementoflaboratorytomeasuretheI-Vcurvesoftheseelectroniccomponents,andmodifiedmilliammeterandvoltmeter.Analyzetheresultofthem,andthenhavesomeinsightintoelectroniccomponentsandthemodificationofthegalvanometer.Keywords：diode;triode;voltage-currentcharacteristics;meter电学元件的伏安特性是其最重要的电学性质之一。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标做出元件的电压-电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件。如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件。电表在电学测量中有着广泛的应用，因此如何了解电表和使用电表就显得十分重要，电流计由于构造的原因，一般只能测量较小的电流和电压，如果要用它来测量较大的电流或电压就必须进行改装，以扩大其量程。1实验1线性非线性元件伏安特性实验1.1电阻伏安特性测量1.1.1实验数据表1-1电阻伏安特性次数n12345678910U(V)1.5003.0004.5006.0007.5009.00010.50012.00013.50015.000I(mA)1.5023.0044.5076.0127.5159.01810.51812.02313.52615.028R=U/IΩ998.7998.7998.4998.0998.0998.0998.3998.9998.1998.1测量结果：XR=998.3Ω。1.1.2数据处理电阻伏安特性曲线如图1-1。学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：3图1-1电阻伏安特性曲线XR=nRn1ii=10998.1998.1998.9998.3998.0998.0998.0998.4998.7998.7=998.3ΩAu=)1()(1i2nnRRni=）（）（）（）（）（）（1-101098.39-0.99898.39-0.99898.39-4.99898.39-7.99898.39-7.998222222222298.39-1.99898.39-1.99898.39-9.99898.39-3.99898.39-0.998）（）（）（）（）（=0.1ΩXR=XR±u=998.3±0.1Ω1.1.3误差分析①实验电路本身存在仪器误差；②选用电流表外接法进行测量，电压表分流，R=XR+VXVXRRRR真R,测量值小于真实值。1.1.4实验结论根据伏安特性曲线图，知电阻两端的电压与电流呈线性关系，电阻是线性元件，且其阻值为998.3±0.1Ω。其误差在可接受范围内。1.2二极管的伏安特性测量1.2.1实验数据表1-2二极管伏安特性次数n1234578910学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：4U(V)0.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.7500.800I(mA)0.0000.0010.0030.0110.1080.7297.37023.6056.801.2.2数据处理二极管伏安特性曲线如图1-2。图1-2二极管伏安特性曲线1.2.3实验结论根据伏安特性曲线图知，给二极管两端加正向偏置电压，则二极管有正向电流通过。开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向电压增到二极管的导通电压时（约为0.7，由此推测此为硅管）电流急剧变化，且在导通时，电压变化少许，电流就会有很大变化。1.3稳压二极管的伏安特性测量1.3.1实验数据表1-3稳压二极管正向伏安特性次数n12345678910U(V)0.1000.2000.3000.4000.5000.6000.6500.7000.7500.800I(mA)0.0000.0010.0020.0040.0080.0670.5251.25512.6328.62表1-4稳压二极管反向伏安特性次数n12345678910U(V)0.7001.4002.1002.8003.5004.2004.9005.6006.3006.350I(mA)0.0060.0130.0200.0270.0340.0410.0490.05729.044.711.3.2数据处理稳压二极管伏安特性曲线如图1-3。图1-3稳压二极管伏安特性曲线学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：51.3.3实验结论根据伏安特性曲线图知，给二极管两端加以正向电压，二极管表现为一个低阻值的非线性电阻，当正向电压较小时，正向电流几乎为零，当正向电压超过0.5V（由此推测此二极管为硅管）时，正向电流才明显增大；当正向管压降达到导通时（约为0.6-0.7V），管子才处在正向导通状态。给二极管两端加以反向电压，二极管表现为一个高阻值电阻，当反向电压较小时，反向电流很小，当反向电压超过反向击穿电压（约6.362V）时，反向电流会突然增大，二极管处于击穿状态。1.4灯泡的伏安特性测量1.4.1实验数据表1-5灯泡伏安特性次数n123456U(V)1.0002.0003.0004.0005.0006.000I(mA)11.6418.8624.9830.4335.4140.02次数n789101112U(V)7.0008.0009.00010.00011.00012.000I(mA)44.3648.4552.3456.0559.5963.011.4.2数据处理灯泡伏安特性曲线如图1-4。图1-4灯泡伏安特性曲线表1-6灯泡伏安特性对数次数n123456lgU0.0000.3010.4780.6020.6990.778lgI1.0661.2761.3981.4831.5491.602次数n789101112lgU0.8450.9030.9541.0001.0411.079lgI1.6471.6851.7191.7491.7751.799由小灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系nKIU得InKUlglglg，绘制对数图像如图1-5所示：学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：6图1-5灯泡伏安特性对数曲线723.0121.0791.0411.0000.9540.9030.8450.7780.699602.0478.0301.0000.0lgU562.1121.7991.7751.7491.7191.6851.6471.6021.5491.4831.3981.2761.066lgI1.456562.112-723.0562.112-799.1775.1749.1719.1685.1647.1799.1079.1775.1041.1749.1000.1719.1954.0685.1903.0647.1845.0602.1549.1483.1398.1276.1066.1602.1778.0549.1699.0483.1602.0398.1478.0276.1301.0066.1000.0lglglglglglgˆ222222222222212211221niiniiiniiniiiInIUInUIxnxyxnyxb551.1-562.1456.1723.0xbˆaˆy456.1028.010456.1ˆ551.1ˆlg551.1nKbnaK，，1.4.3实验结论小灯泡的伏安特性曲线不是一条通过原点的直线，而是一条曲线，这是由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化。小灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系为nKIU，经计算可得K=0.028，n=1.456。2实验2三极管的伏安特性实验2.1三极管的输入特性2.1.1实验数据三极管ec两端短接学期：2016-2017学年春；课程名：《探索型物理实验》；课序号：10；姓名：；学号：7表2-1电阻伏安特性Ube(V)0.1000.2000.3000.3990.5000.525Ib(uA)0.61.72.24.05.36.8Ube(V)0.5500.5750.6000.6250.639Ib(uA)9.115.330.264.0100.02.1.2数据处理三极管输入伏安特性曲线如图2-1。图2-1三极管输入伏安特性曲线2.2三极管的输出特性2.2.1实验数据（1）三极管Ib为20uA表2-220uA三极管输出伏安特性Uce(V)0.0300.0600.0900.1200.1500.1800.254Ic(mA)0.5121.1921.8882.4442.7952.9643.054Uce(V)0.5001.0732.0263.0124.0285.0095.972Ic(mA)3.0803.1303.2333.3003.3673.4503.497（2）三极管Ib为40uA表2-340uA三极管输出伏安特性Uce(V)0.0300.0600.0910.1200.1540.1800.246Ic(mA)0.8441.9263.0754.1525.2225.8206.470Uce(V)0.4971.0742.3243.1364.0175.0055.962Ic(mA)6.5866.7186.9387.1407.3327.5477.750（3）三极管Ib为60uA表2-460uA三极管输出伏安特性Uce(V)0.0300.0600.0900.1200.1500.2030.252Ic(mA)1.0522.3263.6925.0936.5008.2