TPE-DG实验指导书（电路分析实验指导书）

TPE-DG电路分析实验箱

实 验 指 导 书

清华大学科教仪器厂

实验一 元件的伏安特性的测试

目 录

实验一 元件的伏安特性的测试 …………………………………………（1） 实验二 基尔霍夫定律 ……………………………………………………（7） 实验三 叠加定理 …………………………………………………………（9） 实验四 戴维南定理 ………………………………………………………（12） 实验五 运算放大器和受控源 ……………………………………………（17） 实验六 一阶、二阶动态电路研究 ………………………………………（25） 实验七 R、L、C元件性能的研究 …………………………………………（30） 实验八 RLC串联电路的幅频特性和谐振现象 …………………………（34）

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实验一 元件的伏安特性的测试

实验一 元件伏安特性的测试

一、实验目的

1. 掌握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特性的测量方法。 2. 学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。

二、实验说明

电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电流I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关系。如果将这种关系表示在U~I平面上，则称为伏安特性曲线。

1. 线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数就是电阻元件的电阻值。如图1-1所示。由图可知线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，所有线性电阻元件都具有这种特性。

II0U0U 图1-1

图1-2

半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的阻值随电流的变化而变化，电压、电流不服从欧姆定律。半导体二极管的电路符号用 表示，其伏安特性如图1-2所示。由图可见，半导体二极管的伏安特性曲线对于坐标原点是不对称的，具有单向性特点。因此，半导体二极管的电阻值随着端电压的大小和极性的不同而不同，当直流电源的正极加于二极管的阳极而负极与阴极联接时，二极管的电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。

2. 电压源

能保持其端电压为恒定值且内部没有能量损失的电压源称为理想电压源。

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实验一 元件的伏安特性的测试

理想电压源的符号和伏安特性曲线如图1-3(a)所示。

理想电压源实际上是不存在的，实际电压源总具有一定的能量损失，这种实际电压源可以用理想电压源与电阻的串联组合来作为模型（见图1-3b）。其端口的电压与电流的关系为：

U?US?IRS

式中电阻RS为实际电压源的内阻，上式的关系曲线如图1-3b所示。显然实际电压源的内阻越小，其特性越接近理想电压源。实验箱内直流稳压电源的内阻很小，当通过的电流在规定的范围内变化时，可以近似地当作理想电压源来处理。

IUI++USUUSU+-USUS-RS0I-0I (a)

(b) 图1-3

3. 电压、电流的测量

用电压表和电流表测量电阻时，由于电压表的内阻不是无穷大，电流表的

内阻不是零。所以会给测量结果带来一定的方法误差。

1A2稳压电源VR0VR1'2' 图1-4

例如在测量图1-4中的R支路的电流和电压时，电压表在线路中的连接方

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实验一 元件的伏安特性的测试

法有两种可供选择。如图中的1-1′点和2-2′点，在1-1′点时，电流表的读数为流过R的电流值，而电压表的读数不仅含有R上的电压降，而且含有电流表内阻上的电压降，因此电压表的读数较实际值为大，当电压表在2-2′处时，电压表的读数为R上的电压降，而电流表的读数除含有电阻R的电流外还含有流过电压表的电流值，因此电流表的读数较实际值为大。

显而易见，当R的阻值比电流表的内阻大得多时，电压表宜接在1-1′处，当电压表的内阻比R的阻值大得多时则电压表的测量位置应选择在2-2′处。实际测量时，某一支路的电阻常常是未知的，因此，电压表的位置可以用下面方法选定：先分别在1-1′和2-2′两处试一试，如果这两种接法电压表的读数差别很小，甚至无差别，即可接在1-1′处。如果两种接法电流表的读数差别很小或无甚区别，则电压表接于1-1′处或2-2′处均可。

三、仪器设备

四、实验内容与步骤

1. 测定线性电阻的伏安特性：

按图1-5接好线路，经检查无误后，接入直流稳压电源，调节输出电压依1. 电路分析实验箱 2. 直流毫安表 3. 数字万用表

一台 一只 一只

次为表1-1中所列数值，并将测量所得对应的电流值记录于表1-1中。

+2-10VAV2KΩ-图1-5 表1-1 U(V) I(mA) 0 2 4 3

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