设计性实验 非线性电阻特性研究
〔实验目的〕 1．学会探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。 2．学会测量未知物理量之间的关系曲线，熟练测量二极管和小灯泡的伏安特性曲线。 3．学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。 4．掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。 5．掌握建立经验公式的基本方法。 （器材) 实验仪器和用具。 （1）电压表、电流表：测量电压、电流。 （2）滑线变阻器：组成二级分压电路。 （3）稳压电源：提供工作电压。 （4）待测电阻元件和其他用具：2CW104稳压二极管，小灯泡，开关，导线等 〔实验内容) 1．实验内容 （1）测量2C...全部
〔实验目的〕 1．学会探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。 2．学会测量未知物理量之间的关系曲线，熟练测量二极管和小灯泡的伏安特性曲线。 3．学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。
4．掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。 5．掌握建立经验公式的基本方法。 （器材) 实验仪器和用具。 （1）电压表、电流表：测量电压、电流。
（2）滑线变阻器：组成二级分压电路。 （3）稳压电源：提供工作电压。 （4）待测电阻元件和其他用具：2CW104稳压二极管，小灯泡，开关，导线等 〔实验内容) 1．实验内容 （1）测量2CW型二极管的正向伏安特性。
（2）测量2CW型二极管的反向伏安特性。 （3）测量小灯泡的伏安特性曲线。 2．测量与数据处理要求 （1）做实验前仔细阅读“实验指示牌”中各项内容，并且贯彻在自己的实验中。 （2）自己阅读教材P76～81、P86～87、P5，了解电学实验的基本操作规程，认识电表，学习电表极限误差的计算方法，了解分压电路和限流电路，理解探索物理规律、建立经验公式的基本实验方法。
（3）正确选用电流表内接法或外接法连接测量电路，合理选择电压表和电流表量程，练习熟悉不同量程下电表的正确读数。 （4）测量二极管正向伏安特性曲线时，在电流值1mA以下，从0开始，以电压变化为基准，每隔0。
1V测量一个点；在电流值1mA以上，电压每隔0。02V测量一个点；测量电流最大值小于最大工作电流。 （5）测量二极管反向伏安特性曲线时，在电流值1mA以下，从0开始，以电压变化为基准，每隔1V测量一个点；在电流值1mA以上，电流每隔5mA测量一个点；测量电压最大值小于额定工作电压。
（6）测量小灯泡伏安特性曲线时，在电压值1V以下，从0开始，以电压变化为基准，每隔0。2V测量一个点；在电压值1V以上，每隔0。5V测量一个点；测量电压最大值小于额定工作电压6。3V。 （7）在同一张直角坐标纸上画出2CW型二极管的正向和反向伏安特性曲线，分析二极管的伏安特性。
正确选择坐标轴比例，标明刻度、单位和图名，连平滑的曲线，曲线不必通过每个实验点。 （8）在直角坐标纸上画出小灯泡的伏安特性曲线，并与二极管的正向伏安特性比较分析伏安特性。 （9）在直角坐标纸上作小灯泡 图线（直线），求解斜率和截距，建立小灯泡伏安经验公式，并进行验证。
求斜率时不能利用测量的数据点，而应从所画的直线上取相距比较远的两个点。 （10）列表记录数据，表格规范，不能使用铅笔记录数据。 （11）在数据签字之前不要整理实验仪器，保持测量原貌；老师检查合格、数据签字之后必须整理好实验器材，方可离开实验室。
〔实验步骤〕 （1）测量伏安特性曲线 电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。
测量电阻元件伏安特性曲线的一般方法，在电阻元件上加不同的电压，测量相应的电流。采用电压表和电流表同时测量电压和电流的测量线路有两种接法，电流表内接和电流表外接。为了减小电表接入产生的误差，一般情况，待测对象阻值很大，采用电流表内接；待测对象阻值很小，采用电流表外接。
为了消除电表接入误差，可以采用理论修正的方法。 因此，测量二极管正向和小灯泡伏安特性曲线时，采用电流表外接电路；测量二极管反向伏安特性曲线时，采用电流表内接电路。 正向（死区电压），最高电压很小， 2CW型稳压二极管一般约1V左右。
反向，一旦达到击穿电压，继续增加电压，电流变化相当快。因此，测量时须仔细调节电压电流，不要使电流超过最大工作电流。 （2）建立经验公式 通过实验方法探索物理规律，寻找两个相关物理量之间的函数关系式，建立经验公式。
基本方法如下： ① 实验测量相关两个物理量的变化关系数据。 ② 用直角坐标做出物理量之间的关系曲线，并根据曲线形状选择函数关系的形式，建立数学模型。 ③ 利用数据处理的有关知识，求解函数关系中常数，确定经验公式。
一般采用最小二乘法通过计算机进行曲线拟合，也可以通过曲线改直用作图法、最小二乘法、逐差法等数据处理方法进行计算。 ④ 用实验数据验证经验公式。 （3）伏安特性曲线函数形式 二极管正向伏安特性曲线函数形式： 小灯泡伏安特性曲线的函数形式：。收起
