模拟发现-欧姆定律和电压-电流特性

项目2:电阻

在这个项目中,我们将使用模拟发现波形发生器对电阻器施加一个时变电压。我们将使用模拟发现示波器来测量产生的电流,并绘制电压作为电流的函数。由此得到的图将显示电阻的电压-电流特性,或I-V曲线。

欧姆定律提供了电阻上的电压和通过电阻的电流之间的关系。在数学上,欧姆定律表述为:

$v = i \cdot R$

在哪里v为电阻两端的电压,电阻是电流吗R是阻力。

欧姆定律也可以看作是电阻的电压-电流特性。元件的电压-电流特性简单地说就是元件两端电压与电流之间的关系。通常,电压-电流特性是图形化的;在图形形式中,电压-电流特性称为i-v曲线。电阻器的i-v曲线如图1所示。正如欧姆定律所指出的,i-v曲线是一条带有斜率的直线R.(假设电压在纵轴上,电流在横轴上。如果切换坐标轴,则斜率为$\frac{1}{R}$。两种方法都是合法的。)

图1所示。电流-电压曲线。

先决条件

  • 能够使用模拟发现波形发生器提供时变电压。
  • 能够测量电压。
  • 能够测量电流。
  • 能够根据记忆写出欧姆定律。

库存

  • 1 100Ω电阻器(棕色、黑色、棕色)
  • 1个任意电阻器,第三色带为红色(我们将此任意电阻器视为“未知”)

1.理解电路

答:电路原理图

  1. 使用W1在电阻器上施加电压。
  2. 100Ω将被用来确定当前,R
  3. 要确定其i-v特性的任意电阻。
  4. 我们将测量未知电阻上的电压,VR,通过电阻的电流,R

电路原理图

b .创建电路

  1. 连接W1(黄线)到100Ω电阻。
  2. 把两个电阻器连接在一起。
  3. 连接地面((黑色电线)到未知电阻。
  4. 使用通道1示波器(1+1-测量100Ω电阻器上的电压。
  5. 使用示波器的通道2 (2+2-(如蓝线和带白条纹的蓝线)来测量通过未知电阻的电压。

创建电路。


2.设置工具

设置波形发生器以产生100Hz的三角波。

设置工具。

B.用示波器显示I-V曲线并估计电阻

下图是创建电阻I-V曲线的基本步骤的总结。您的范围设置可能与显示的不同,因为您的未知电阻可能与用于生成此图的电阻不同。

显示电流-电压曲线。

7.估算XY曲线的斜率。这应该和未知电阻的电阻是一样的。

8.用未知电阻上的色标,确定电阻器的标称电阻。将这个值与上面第7步所确定的估计电阻进行比较。

9.用DMM测量电阻。


测试你的知识

  1. 改变XY图上的轴,使电流在垂直轴上,电压在水平轴上。验证新线的斜率是未知电阻电阻的倒数。
  2. 改变输入信号的频率。确认改变频率对电阻值没有影响。
  3. 改变输入信号的振幅。这对XY图和估计阻力有影响吗?
  4. 将输入波形改为正弦波。对XY图和估计的阻力有什么影响?
  5. 将输入波形改为方波。这是否会对XY曲线产生预期的影响?(提示:一个理想的方波只提供两个电压值——高电压和低电压。)