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非线性电阻的伏安特性

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实验目的1

实验仪器4

实验原理5

实验步骤6

实验提示8实验报告

思考题2

预习要求

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实验目的

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1熟练使用万用表

2掌握测量非线性器件伏安特性的方法

3对非线性器件有初步了解

4万用表等效电阻对被测电路的影响及其分析方法

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非线性电阻的伏安特性预习要求

1.阅读指导书，了解实验原

理及实验步骤，列出实验操作

注意事项。

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预习要求

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2.阅读相关内容，说明如何用万用表判断稳压管

的极型及好坏。

3.准备好数据表格。

4.回答以下两个问题：

（1）在图2-4-2电路中，发光二极管的正、反向伏安特性是否与稳压管的相同？

（2）误用TY-360型万用表的250mA直流电流档测量10V直流电压源，计算流过万用表的电流（设电压源内阻为零），将会发生什么情况？

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非线性电阻的伏安特性实验仪器

直流稳压电源

万用表

电路信号与系统实验箱

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直流稳压电源

实验室所用直流电压源为

双通道直流稳压电源。

电压显示值仅为参考，实

际输出以万用表测量为准

应避免电压源短路!

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实验箱

发光二极管

和稳压管

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非线性电阻的伏安特性实验原理

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非线性器件的伏安特性反映在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面上，其伏安特性曲线不是一条通过坐标原点的直线。也就是说其电压与电流的比值不是常数，而是随着工作点的变动而变化的。因此，通常情况下用它的伏安特性曲线来表示其特性。线性和非线性伏安特性曲线分别如图a和b所示。

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图a 线性器件伏安特性曲线图b 非线性器件伏安特性曲线

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稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且电流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内变化时，反向电流变化量很小，当达到某一电压时，电流增加很快，此时电压在一定范围内基本不变。这就是所谓的稳压。图2-4-1 (a) 是稳压管的正向连接，(b) 是稳压管的反向连接。

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图2-4-1 稳压管正、反向连接

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非线性电阻的伏安特性实验步骤

一、测发光二极管伏安特性

（1）按图2-4-2(a)电路接线，按表2-4-1

给定的电流值测量发光二极管的正向特性，电

压值记录于表2-4-1中。

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（2）按图2-4-2(b)电路接线，按表2-4-2给定的电压值测量发光二极管的反向特性，电流值记录于表2-4-2中。

正向连接I

(mA)0135101520

(V)0

反向连接V

(V)0-1-3-5-10

(uA)0

表2-4-1

表2-4-2

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发光二极管测量电路

图2-4-2(a) 发光二极管正向测量电路图2-4-2(b) 发光二极管反向测量电路

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二、测稳压管的伏安特性

（1）用万用表判断稳压管的正、负极性，测量稳压管的正、反向电阻。

正向R=__Ω(R×10档) 反向R＞__MΩ(R×10k档)。

（2）按图2-4-3(a) 电路接线，根据表2-4-3 给定的电流值，测量稳压管的正向压降，并计算稳压管的直流电阻一并记录于表2-4-3中。

（3）按图2-4-3(b)电路接线，先按表2-4-4给定的电压值，测量稳压管的反向电流，然后按给定的电流值测量反向电压记录于表2-4-4中。

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正向连接I

(mA)0135101520

(V)0

反向连接V

(V)0-3-5

(uA)0-1-5-10-15

表2-4-3

表2-4-4

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稳压管测量电路

图2-4-3(a) 稳压二极管正向测量电路图2-4-3(b) 稳压二极管正向测量电路

非线性电阻的伏安特性曲线实验

线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线【教学目的】 1、测绘电阻的伏安特性曲线，学会用图线表示实验结果。 2、了解晶体二极管的单向导电特性。【教学重点】 1、测绘电阻的伏安特性曲线； 2、了解二极管的单向导电特性。【教学难点】非线性电阻的导电性质。【课程讲授】提问：1.如何测绘伏安特性曲线？ 2.二极管导电有何特点？一、实验原理常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。图1线性电阻的伏安特性图2晶体二极管的p-n结和表示符号晶体二级管又叫半导体二极管。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体 (也叫n型半导体)；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴(空位)，这种半导体叫空穴型半导体 (也叫p型半导体)。晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的p-n结构成的。它有正、负两个电极，正极由p型半导体引出，负极由n型半导体引出，如图2(a)所示。p-n结具有单向导电的特性，常用图2(b)所示的符号表示。

关于p-n结的形成和导电性能可作如下解释。图3 p-n结的形成和单向导电特性如图3(a)所示，由于p区中空穴的浓度比n区大，空穴便由p区向n区扩散；同样，由于n区的电子浓度比p区大，电子便由p区扩散。随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区(以?表示)；n区的电子减少，出现了一层带正电的粒子区(以⊕表示)。结果在p型与n型半导体交界面的两侧附近，形成了带正、负电的薄层，称为p-n结。这个带电薄层内的正、负电荷产生了一个电场，其方向恰好与载流子(电子、空穴)扩散运动的方向相反，使载流子的扩散受到内电场的阻力作用，所以这个带电薄层又称为阻挡层。当扩散作用与内电场作用相等时，p区的空穴和n区的电子不再减少，阻挡层也不再增加，达到动态平衡，这时二极管中没有电流。如图3(b)所示，当p-n结加上正向电压(p区接正，n区接负)时，外电场与内电场方向相反，因而削弱了内电场，使阻挡层变薄。这样，载流子就能顺利地通过p-n结，形成比较大的电流。所以，p-n结在正向导电时电阻很小。如图3(c)所示，当p-n结加上反向电压(p区接负，n区接正)时，外加电场与内场方向相同，因而加强了内电场的作用，使阻挡层变厚。这样，只有极少数载流子能够通过p-n 结，形成很小的反向电流。所以p-n结的反向电阻很大。晶体二极管的正、反向特性曲线如图12-4所示。从图上看出，电流和电压不是线性关系，各点的电阻都不相同。凡具有这种性质的电阻，就称为非线性电阻。图4晶体二极管的伏安特性图5测电阻伏安特性的电路二、实验仪器直流稳压电源，万用表（2台），电阻，白炽灯泡，灯座，短接桥和连接导线，实验用九孔插件方板。

非线性电阻伏安特性的研究

Shiyan 非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立

实验5-9 非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立（一）教学基本要求 1.了解分压线路、限流线路以及电表刻度盘上的各种符号。 2.了解非线性电阻元件的伏安特性。 3.掌握探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。 4.学会测量未知物理量之间的关系曲线。 5.掌握作图的基本规则，学会用半对数坐标纸作图并学会求斜率和截距。 6.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。 7.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。 8.学会判断二极管极性的方法。（二）讲课提纲 1．实验简介电阻元件的伏安特性曲线（电压～电流曲线）呈直线型的，称为线性电阻；呈曲线型的，称为非线性电阻。常见的典型非线性电阻元件有点亮的白炽灯泡中的钨丝、热敏电阻、光敏电阻、半导体二极管和三极管等。非线性电阻的伏安特性所反映出来的规律，总是与一定的物理过程相联系的。利用电阻元件的非线性特性研制出的各种新型传感器、换能器，在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面应用非常广泛。对非线性电阻特性及规律的研究，可以加深对有关物理过程、物理规律及其应用的认识。实际中许多物理量之间的关系是非线性的关系，为了形象地表示物理量之间的函数关系，寻找物理规律，常常需要测绘各种各样的特性曲线。伏安特性是电学元件最重要的电学之一。实验中选择了两种非线性电阻元件，稳压型二极管和小灯泡，测绘伏安特性曲线，建立电压和电流之间关系的经验公式。通过实验，学习探索物理量间关系、建立定量经验公式的基本方法。 2．实验设计思想和实现方法（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。

电阻伏安特性

实验19 电阻伏安特性及电源外特性的测量一、实验目的 1. 学习测量线性和非线性电阻元件伏安特性的方法，并绘制其特性曲线； 2. 学习测量电源外特性的方法； 3. 掌握运用伏安法判定电阻元件类型的方法； 4. 学习使用直流电压表、电流表，掌握电压、电流的测量方法。二、实验仪器直流恒压源恒流源，数字万用表，各种电阻11只，白炽灯泡1只（12V/3W）及灯座，稳压二极管（2CW56），电位器（470/2W），短接桥和连接导线及九孔插件方板三、实验原理 1. 电阻元件（1）伏安特性 (a) 线性电阻的伏安特性曲线(b) 非线性电阻的伏安特性曲线二端电阻元件的伏安特性是指元件的端电压与通过该元件电流之间的函数关系。通过一定的测量电路，用电压表、电流表可测定电阻元件的伏安特性，由测得的伏安特性可了解该元件的性质。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法（简称伏安法）。根据

测量所得数据，画出该电阻元件的伏安特性曲线。（2）线性电阻元件线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律。可表示为：U=IR ，其中R 为常量，它不随其电压或电流改变而改变，其伏安特性曲线是一条过坐标原点的直线，具有双向性。如图19-1（a ）所示。（3）非线性电阻元件非线性电阻元件不遵循欧姆定律，它的阻值R 随着其电压或电流的改变而改变，其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图19-1（b ）所示。（4）测量方法在被测电阻元件上施加不同极性和幅值的电压，测量出流过该元件中的电流；或在被测电阻元件中通入不同方向和幅值的电流，测量该元件两端的电压，便得到被测电阻元件的伏安特性。 2. 直流电压源（1）直流电压源理想的直流电压源输出固定幅值的电压，而它的输出电流大小取决于它所连接的外电路。因此它的外特性曲线是平行于电流轴的直线，如图19-2（a ）中实线所示。实际电压源的外特性曲线如图19-2（a ）虚线所示，在线性工作区它可以用一个理想电压源Us 和内电阻Rs 相串联的电路模型来表示，如图19-2（b ）所示。图19-2（a ）中角θ越大，说明实际电压源内阻Rs 值越大。实际电压源的电压U 和电流I 的关系式为： I R U U S S ?-= （19-1）（2）测量方法将电压源与一可调负载电阻串联，改变负载电阻R 2的阻值，测量出相应的电压源电

非线性电阻电路

电工电子综合实验论文 ----非线性电阻电路的研究姓名：xxx 学号：xxxxxxxxxxxxxxxx 学院：xxxxx 时间：xxxxx

非线性电阻电路研究论文一、摘要在了解常用的非线性电阻元件的伏安特性、凹电阻、凸电阻等基础上，自行设计非线性电阻电路进行综合电路设计，通过线性元件设计非线性电阻电路，用软件仿真并观察非线性电阻的伏安特性。二、关键词非线性电阻，伏安特性，Multisim10仿真，凹电阻，凸电阻，串联分解，并联分解。三、引言非线性系统的研究是当今科学研究领域的一个前沿课题，其涉及面广，应用前景非常广阔。对于一个一端口网络，不管内部组成，其端口电压与电流的关系可以用U~I平面的曲线称为伏安特性。各种单调分段线形的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作为基本积木块，综合出各种所需的新元件。常用串联分解法或并联分解法进行综合。本文主要介绍在电子电工综合实验基础上，根据已有的伏安特性曲线图来设计非线性电阻电路，并利用multisim10软件进行仿真实验。测量所设计电路的伏安特性，记录数据，画出它的伏安特性曲线并与理论值比较。四、正文 1、设计要求：（1）用二极管、稳压管、稳流管等元件设计如图9.8、图9.9伏安特性的非线形电阻电路。

（2）测量所设计电路的伏安特性并作曲线，与图9.8、图9.9比对。 2、非线性电阻电路的伏安特性：（1）常用元件常用元件有二极管、稳压管、恒流管、电压源、电流源和线性电阻等。（如图1） 6 12 15 20 9 6 3 i/mA 图9.9伏安特性 u /V i/mA 图9.8伏安特性 1 2

非线性元件伏安特性实验

非线性元件伏安特性的测量【目的要求】 1．掌握非线性元件伏安特性的测量方法、基本电路。 2．掌握二极管、稳压二极管、发光二极管的基本特性。准确测量其正向导通阈值电压。 3．画出以上三种元件的伏安特性曲线。【实验仪器】非线性元件伏安特性实验仪。仪器由直流稳压电源、数字电压表、数字电流表、多圈可变电阻器、普通二极管、稳压二极管、发光二极管、钨丝灯泡等组成。【实验原理】 1.伏安特性给一个元件通以直流电，用电压表测出元件两端的电压，用电流表测出通过元器件的电流。通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。这种研究元件电学特性的方法称为伏安法。伏安特性曲线为直线的元件称为线性元件，如电阻；伏安特性曲线为非直线的元件称为非线性元件，如二极管、三极管等。伏安法的主要用途是测量研究线性和非线性元件的电特性。有些元件伏安特性除了与电压、电流有关，还与某一物理量的变化呈规律性变化，例如温度、光照度、磁场强度等，这就是各种物理量的传感元件，本实验不研究此类变化。根据欧姆定律，电阻R、电压U、电流I,有如下关系： R （1） U I 由电压表和电流表的示值U和I计算可得到待测元件Rx的阻值。但非线性元件的R是一个变量，因此分析它的阻值必须指出其工作电压（或电流）。非线性元件的电阻有两种方法表示，一种称为静态电阻（或称为直流电阻），用R D表示；另一种称为动态电阻用r D表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。动态电阻可通过伏安曲线求出，如图1所示，图中Q点的静态电阻R D=U Q/I Q,动态电阻r D=dU Q/dI Q

非线性电阻电路研究论文

非线性电阻电路研究论文一、摘要生活中存在的各种各样的电路，绝大多数是非线性电路。非线性电路已经越来越普遍地成为很多线代电子电工技术的理论基础。我们需要对非线性电路有较为深刻的理解，在了解常用的非线性电阻元件的伏安特性、凹电阻、凸电阻等基础上，自行设计非线性电阻电路进行综合电路设计，并利用Multisim软件仿真模拟并加以验证理论的正确性。二、关键词二极管，电压源，电流源，线性电阻，电压及其对应的电流。三、引言非线性系统的研究是当今科学研究领域的一个前沿课题，其涉及面广，应用前景非常广阔。对于一个一端口网络，不管内部组成，其端口电压与电流的关系可以用U~I平面的曲线称为伏安特性。各种单调分段线形的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作为基本积木块，综合出各种所需的新元件。常用串联分解法或并联分解法进行综合。本文主要介绍在电子电工综合实验基础上，根据已有的伏安特性曲线图来设计非线性电阻电路，并利用multisim7软件进行仿真实验。测量所设计电路的福安特性，记录数据，画出它的伏安特性曲线并与理论值比较。四、正文 1、实验材料与设备装置 1）实验装置电压源，电流源，稳压管，线性电阻器，二极管DIODE_VIRTUAL，电流表，multisim7软件 2）实验原理和方法要点对于图(a)进行串联分解，在伏安特性图中以电流i轴来分解曲线图（a-2）图（a-1）

对图（a-1）进行分析可知，其伏安特性曲线电路为一个二极管和一个电阻的并联，一个二极管和一个电流源的并联，然后以上二者串联。图（a-2）是图（a-1）伏安线旋转180度，即以上电路的二极管和电流源反接。同样的道理，可以将特性曲线上下两部分并联（如图b ）由于特性曲线上下部分是对称的，这里只分析下半部分的设计思路，上半部分只需把下半部分设计的电路图中的所有电源和二极管反向即可。图b-1又可以分为三部分曲线的并联。即： u/v 图(b) = 图(b-1) +

线性与非线性元件伏安特性的测定

1．线性与非线性元件伏安特性的测定一．实验目的 1．学习直读式仪表和直流稳压电源等仪器的使用方法 2．掌握线性电阻元件、非线性电阻元件的伏安特性的测试技能 3．加深对线性电阻元件、非线性电阻元件伏安特性的理解．验证欧姆定律二．实验原理电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。当电流通过电阻元件时，电阻元件将电能转换成其它形式的能量．并沿着电流流动的方向产生电压降。电压降的大小等于电流的大小与电阻的乘积。电压降和电流及电阻的这一关系称为欧姆定律。 U=IR 上式的前提条件是电压U和电流I的参考方向相关联．亦即参考方向一致。如果参考方向相反．则欧姆定律的形式应为 U＝-IR 电阻上的电压和流过它的电流是同时并存的．也就是说，任何时刻电阻两端的电压降只由该时刻流过电阻的电流所确定，与该时刻前的电流的大小无关，因此，电阻元件又被称为“无记忆”元件。当电阻元件R的值不随电压或电流大小的变化而改变时，则电阻R两端的电压与流过它的电流成正比例。我们把符合这种条件的元件称为线性电阻元件。反之．不符合上述条件的电阻元件被叫做非线性电阻元件。电阻元件的特性除了用电压和电流的方程式表示外，还可以用其电流和电压的关系图形来表示，该图形称为此元件的伏安特性曲线。线性电阻的伏安特性曲线为一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率即为电阻值，它是一个常数。如图1-1所示。半导体二极管是一种非线性电阻元件。它的电阻值随着流过它的电流的大小而变化。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。由此可见半导体二极管的伏安特性为非对称曲线。

图1-1线性电阻的伏安特性图l-2半导体二极管伏安特性对比图1-l和图1-2可以发现，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，为所有线性电阻元件所具备。半导体二极管的伏安特性不但是非线性的．而且对于坐标原点来说是非对称性的，又称非双向性。这种性质为多数非线性电阻元件所具备。半导体二极管的电阻随着其端电压的大小和极性的不同而不同，当外加电压的极性和二极管的极性相同时，其电阻值很小，反之二极管的电阻很大。半导体二极管的这一性能称为单向导电性，利用单向导电性可以把交流电变换成为直流电。三．实验内容和步骤 1．测定线性电阻的伏安特性本实验在九孔实验方板上进行。分立元件R=200Ω和R=2000Ω电阻作为被测元件．井按图1-3接好线路。经检查无误后．打开直流稳压电源开关。依次调节直流稳压电源的输出电压为表1-1l中所列数值。并将相对应的电流值记录在表1-l中。图1-3 测量电阻的伏安特性电路图表1-1 测定线性电阻的伏安特性 U(V) 0 2 4 6 8 10 R=200ΩI(mA) R=2000ΩI(mA) 2 测量半导体二极管 (1) 正向特性图1-4(a) 测量半导体二极管正向伏安特性电路图按图1-4(a)接好线路。经检查无误后，开启稳压电源．输山电压调至2v。调节电位器R，使电压表读数分别为表1-2中数值，井将相对应的电流表读数记于表1-2中，为了便于

实验一线性与非线性元件伏安特性的测绘

图 1-2 实验一线性与非线性元件伏安特性的测绘一．实验目的 1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。 2．学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。二．原理说明任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U ＝f(I )来表示，即用U －I 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。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，如图1－1中（a ）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U 和通过该元件的电流I 无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图5－1中（b ）、（c ）、（d ）。在图1－1中，U 〉0的部分为正向特性，U 〈 0的部分为反向特性。绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。三．实验设备 1．直流电压、电流表； 2．电压源（双路0～30V 可调）； 3．MEEL －04组件、MEEL －05组件。四．实验内容 1．测定线性电阻的伏安特性按图1－2接线，图中的电源U 选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1kΩ(d) (b)(c) U U U I I I (a) U I 00 00图1－1

非线性电路中混沌现象的研究实验

非线性电路中混沌现象的研究实验长期以来人们在认识和描述运动时，大多只局限于线性动力学描述方法，即确定的运动必然有一个确定的解析解。但是在自然界中相当多的情况下，非线性现象却有着非常大的作用。1963年美国气象学家Lorenz 在分析天气预报模型时，首先发现空气动力学中的混沌现象，这一现象只能用非线性动力学来解释。于是，1975年混沌作为一个新的科学名词首先出现在科学文献中。从此,非线性动力学得到迅速发展,并成为有丰富内容的研究领域。该学科涉及到非常广泛的科学范围，从电子学到物理学，从气象学到生态学,从数学到经济学等。混沌通常相应于不规则或非周期性,这是非由非线性系统产生的本实验将引导学生自已建立一个非线性电路。【实验目的】 1.测量非线性单元电路的电流--电压特性,从而对非线性电路及混沌现象有一深刻了解。 2.学会测量非线性器件伏安特性的方法。【实验仪器】非线性电路混沌实验仪【实验原理】图1 非线性电路图2 三段伏安特性曲线 1.非线性电路与非线性动力学：实验电路如图1所示,图1中只有一个非线性元件R ，它是一个有源非线性负阻器件。电感器L 和电容器2C 组成一个损耗可以忽略的振荡回路:可变电阻21W W +和电容器1C 串联将振荡器产生的正弦信号移相输出。较理想的非线性元件R 是一个三段分段线性元件。图2所示的是该电阻的伏安特性曲线,从特性曲线显示加在此非线性元件上电压与通过它的电流极性是相反的。由于加在此元件上的电压增加时，通过它的电流却减小，因而将此元件称为非线性负阻元件。图1 电路的非线性动力学方程为： 11211Vc g )Vc Vc (G dt dVc C ?--?=L 2122 i )Vc Vc (G dt dVc C +-?=

实验七_线性和非线性电学元件伏安特性的测量

实验七线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律求导体电阻的方法称为伏安法，它是测量电阻的基本方法之一。为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压与电流的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件称为非线性元件。这两种元件的电阻都可用伏安法测量。但由于测量时电表被引入测量线路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减少系统误差。【实验目的】 1．通过对线性电阻伏安特性的测量，学习正确选择和使用伏安法测电阻的两种线路。 2．通过对二极管伏安特性的测量，了解非线性电学元件的导电特性。 3．习按电路图正确地接线，掌握限流电路和分压电路的主要特点。 4．学会用作图法处理实验数据。【实验仪器】欧姆定律实验盒直流稳压电源滑线变阻器（2个）单刀开关数字电流表数字电压表保护电阻【实验原理】当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻。若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线（见图1），从图上看出，直线通过一、三象限。它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数R =V/I。常用的半导体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。为了了解半导体二极管的导电特性，下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。图1 线性电阻的伏安特性图2 半导体二极管的p-n结和表示符号半导体二极管又叫晶体二极管。半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体（也叫N型半导体）；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电

非线性电阻的应用——混沌现象

非线性电阻电路的应用 --混沌电路作者：0908190162 周勇权【摘要】本文从能产生混沌行为的一种最简自治电路——蔡氏电路着手，以非线性负电阻电路为基础，简单介绍了非线性负电阻混沌电路实验的实验原理。通过实现非线性负电阻电路和设计混沌电路，熟悉非线性电阻电路的应用，了解混沌电路最基本的原理。同时利用Multisim仿真软件模拟测定非线性负电阻的伏安特性曲线，观察不同参数条件下混沌现象。【关键字】非线性电阻电路混沌现象蔡氏电路 Multisim 【引言】混沌(Chaos)的英文意思是混乱的，无序的。混沌研究最先起源于Lorenz研究天气预报时用到的三个动力学方程。后来的研究表明，无论是复杂系统，如气象系统，太阳系，还是简单系统，如钟摆，滴水龙头等，皆因存在着内在随机性而出现类似无轨，但实际是非周期有序运动，即混沌现象。混沌现象及其应用是非线性科学研究领域的一个热点。由于电学量(如电压、电流)易于观察和显示，因此非线性电路逐渐成为混沌及混沌同步应用研究的重要途径。近年来，学者对非线性电路中的混沌现象进行了广泛地研究。蔡式混沌电路是一个典型的非线性电路，在适当的电路参数范围内能够产生混沌现象，该电路结构简单、易于工程实现，因而获得了广泛的重视和研究。本文以蔡式混沌电路为例进行仿真研究。首先，借助Multisim仿真软件模拟显示非线性负电阻电路的伏案特性曲线，再通过将点测法得到的曲线与之对比来验证蔡氏电路；其次，通过对实验电路中敏感参数的研究，得出其对混沌电路的影响，观察不同时期的混沌现象，并分析总结。

【正文】一、实验目的 1、通过实验感性地认识混沌现象，理解非线性科学中“混沌”一词的含义； 2、学会借助Multisim仿真软件对电路进行研究； 3、掌握非线性电阻的非线性特征，以及其非线性电阻特征的测量方法； 4、以非线性电阻电路为基础，设计混沌电路，观察混沌现象。二、实验器材示波器函数信号发生器电压表电流表5端运算放大器直流电源电阻三、实验过程 1、非线性负电阻电路在混沌电路中，非线性电阻的实现是整个实验成功的关键所在。（1）实验原理：本实验用两个运算放大器（型号为OPA1013CN8）和六个电阻来实现非线性负电阻电路。电路图如下：

电工电子实验非线性电阻电路

电工电子综合实验论文非线性电阻电路

非线性电阻电路一、摘要：通过上学期的电路课学习及一些电路实验，我知道了对于求解线性电路，我们可以用叠加定理、欧姆定律、互易定理、戴维南、诺顿定理等。而在非线性电路中，很多方法定理则不再适用，这对于我们分析设计电路产生了一定的困难。在本题中，对于图（1）图（2）的非线性电阻电路的设计，我采用线性分解的方法，将非线性的图形线性的进行分解，分块设计电路再通过串并联关系组合，利用multisim画出仿真电路，模拟出近似曲线，并与实际曲线进行比较，分析误差并作修改，最后得出结论，进行总结。二、关键词：凸电阻凹点阻串联分解法并联分解法仿真三、引言：含有非线性元件的电路称为非线性电路，非线性元器件在电工中得到广泛应用，例如避雷器的非线性特性表现在高电压下电阻值变小，这性质被用来保护雷电下的电工设备；铁心线圈的非线性由磁场的磁饱和引起，这性质被用来制造直流电流互感器……可以说非线性电阻或非线性元件的应用前景越来越广泛，是当今世界科学研究领域的一个前沿的课题。通过对非线性电路的研究，掌握二端元件的伏安特性及它们组合成非线性的方法，从而初步设计出简单的非线性电阻电路，了解其应用。四、正文： 1设计要求：（1）用二极管、稳压管、稳流管等元器件设计图1、图2所示伏安特性曲线的非线性电阻电路。图1图2 （2）测量所设计的电路的伏安特性并作曲线，与图1、图2对比。

2设计思想：观察图1 、图2的伏安特性折线图可发现，每张图上的曲线都可分解成几条线段首尾相连，而每段线段都可看成是由电压源、电流源、二极管和电阻其中的几个元件组成的一个简单的端口网络模型。于是为了描绘出图1图2中的曲线，我们可以分解曲线，针对每段曲线分别设计简单的电路模型，最后在由电流电压之间的伏安关系，进行适当的串并联，从而组成所需设计的总电路。 3设计参考的基本电路模型：（a）常用的基本的电压源、电流源、电阻及二极管的伏安特性曲线：（1）电压源：（2）电流源：（3）二极管：（4）线性电阻：（b）由电压源、电流源、电阻及二极管组成的几种简单的线性模型：（1）凹电阻模型：当两个或两个以上元件串联时，电路的伏安特性图上的电压是各元件电压之和，具有上述伏安特性的电阻称之为凹电阻。其电路符号及伏安特性图如下图（a）、（b）所示：

非线性元件的伏安特性

实验二非线性元件的伏安特性【一】实验目的电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—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（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。【二】实验装置直流稳压电源、直流电压表2个、直流电流表2个、滑线变阻器、待测二极管、开关、导线等。注意事项： 1．为保护直流稳压电源，接通或断开电源前均需先使其输出为零；对输出调节旋钮的调节必须轻而缓慢。 2．更换测量内容前，必须使电源输出为零，然后再逐步增加至需要值，以免损坏元件。3．测定2AP型锗二极管的正、反向伏安特性曲线时，注意正向电流不要超过20mA，反向电压不要超过25V。 4．开始实验时，作为分压器的滑线变阻器的滑动触头C应置于使输出电压为最小值处。【三】实验原理晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电

测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线

测绘线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线【实验简介】电阻是电学中常用的物理量。利用欧姆定律测导体电阻的方法称为“伏安法”。为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线，了解它的电压和电阻的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为“线性元件”，伏安特性曲线不是直线的元件称为“非线性元件”。这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。但是，由于测量时电表被引入测量电路，电表内阻必然会影响测量结果，因而应考虑对测量结果进行必要的修正，以减小系统误差。【实验目的】 1、了解电学实验常用仪器的规格、性能，学习它们的使用方法。 2、学习电学实验的基本操作规程和连接电路的一般方法。 3、掌握电阻元件伏安特性的测量方法，用伏安法测电阻。 4、了解系统误差的修正方法，学会作图法处理实验数据。【实验仪器和用具】名称数量型号 1、直流恒压源恒流源1台自备 2、数字万用表2台自备 3、电阻2只510?×1 2200?×1 4、白炽灯泡1只12V/3W 5、稳压二极管1只2CW56 6、短接桥和连接导线若干SJ-009和SJ-301 9、九孔插件方板1块SJ-010 【实验原理】 1、伏安特性曲线实验中常用的线绕电阻、碳膜电阻和金属膜电阻等，它们都具有以下共同特性，即加在该电阻上的电压与通过其上的电流总是成正比例的变化(忽略电流热效应对阻值的影响)。若以纵坐标表示电流，横坐标表示电压，电流与电压的关系就表示为一条直线如图（a）所示。具有这种特性的电阻元件成为“线性电阻元件”。 2、非线性电阻如果电阻电阻元件两端的电流、电压关系为曲线，则这类电阻元件称为“非线性电阻元件”（如热敏电阻、二极管等）。这种元件的特点是电阻随加在它两端的电压改变而改变如图（b）所示。一般均用伏安特性曲线来反映非线性电阻元件的特性。

实验二线性与非线性元件伏安特性的测绘

实验二线性与非线性元件伏安特性的测绘自动化15-1黄港一实验目的 1掌握线性电阻，非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。 2学习恒电源，直流电压表，电流表的使用方法。二原理说明任何一个电器二端元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系I＝f(U)来表示，即用I-U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值，阻值为常数；图a 非线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值，阻值不为常数。即在不同的电压下，电阻值是不同的。（如白炽灯丝，普通二极管，稳压二极管等）方法：逐点测试法 1.一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图b 2.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图c所示。正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏； 4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图d所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到

非线性伏安特性曲线研究

实验5-9 非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立实验讲义单位：物理实验中心教师姓名：王殿生

非线性元件伏安特性的测量实验报告

实验报告姓名：汤博班级：F0703028 学号：5070309028 实验成绩：同组姓名：无实验日期：2008-3-4 指导老师：助教19 批阅日期：非线性元件伏安特性的测量【实验目的】 1．学习测量非线性元件的伏安特性,针对所给各种非线性元件的特点，选择一定的实验方法，援用配套的实验仪器，测绘出它们的伏安特性曲线。 2. 学习从实验曲线获取有关信息的方法。【实验原理】 1、非线性元件的阻值用微分电阻表示，定义为 R = dU/dI。 2、如下图所示，为一般二极管伏安特性曲线 3、测量检波和整流二极管，稳压二极管，发光二极管的伏安特性曲线，电路示意图如下 (1)检波和整流二极管检波二极管和整流二极管都具有单向导电作用，他们的差别在于允许通过电流的大小和使用频率范围的高低。 (2)稳压二极管稳压二极管的特点是反向击穿具有可逆性，反向击穿后，稳压二极管两端的电压保持恒定，这个电压叫稳压二极管的工作电压。 (3)发光二极管发光二极管当两端的电压小于开启电压时不会发光，也没有电流流过。电压一旦超过开启电压，电流急剧上升，二极管发光，电流与电压呈线性关系，直线与电压坐标的交点可以认为是开启电压．使用公式计算光的波长。

【实验数据记录、实验结果计算】 1、检波二极管正向：根据图像去掉了几个数据点得到图像如下: 图1 检波二极管正向伏安特性曲线及线形拟合直线 Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A -3.1079 0.12413 B 9.5412 0.17351 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.9995 0.04393 5 <0.0001 ------------------------------------------------------------ 最后测得：检波二极管的开启电压U = 0.326(V)

非线性电阻电路的几个定理

非线性电阻电路的几个定理摘要：本文讨论了任意伏安特性电阻元件满足的基本微分方程以及非线性电路的功率匹配问题的几个定理，指出任意伏安特性电阻元件均满足非线性一阶的clairaut (克来洛)方程，并且，线性电阻元件（无源或有源）的伏安特性是clairaut方程通解，而非线性电阻元件的伏安特性是clairaut方程的奇解。文章分析了两种形式的非线性电路功率匹配条件，并说明了它的重要特点。关键词：非线性电阻；伏安特性；clairaut 方程；功率匹配条件 0 引言线性电路的研究已经形成十分完整的理论体系，而非线性电路的理论也在日渐完善。但是，鉴于非线性问题的复杂性，可能尚需考虑一些在线性电路中不存在的问题。由于任何电路元件都可用一个非线性电阻与另一线性元件连接后的模型来描述，本文仅就非线性电路的基本特性提出若干定理作为注记。 1 任意伏安特性电阻元件的等效电路及其基本微分方程若元件 A 的电压或电流或电阻或功率受其它元件B的电压或电流或电阻或功率的控制则称 A 为受控元件。电压受控的称受控电压源；电流受控的称受控电流源；电阻受控的称受控机械工程电阻；功率受控的称功率受控元件。一般，电源（Source）用S 表示；元件（ Element）用 E 表示；电压、电流、电阻、功率、控制等分别用V、C、R、P、C 表示，则受控元件大致有如下16 类：CCCS、CCVS、CCRE、CCPE、VCCS、VCVS、VCRE、VCPE、RCCS、RCVS、RCRE、RCPE、 PCCS、PCVS、PCRE、PCPE 等。需要说明的是，“电阻控制”的受控元件其实是受其他元件的“电压电流的比值”控制或受“电压对电流的微商” 控制的元件；“功率控制”的受控元件其实是受其他元件的“电压电流的乘积”控制或受“电压对电流的积分”控制的元件。在线性电路中元件的比值电阻与微商电阻都是常数，不随电路状态的变化而变化，在非线性电路中比值电阻与微商电阻都是i 或u 的函数，而“电阻控制”的受控元件的模型可能十分复杂。电阻控制的受控元件电路的基本分析电阻控制元件电路分析图中 R 是一电阻元件，它的“比值电阻”也用R 表示，而且R 之值与整个支路的“微商电阻”相同，即元件R 是一电阻控制的电阻元件（RCRE）。而电压源V 的电压之值是R的函数F(R)，它是电阻控制的电压源（RCVS）运用KVL 可列出下面微分方程：应该说明的是，从量纲方面考虑，非线性的F 函数中的R 及算式中的i、u 等都是电阻、电流、电压与相应的特征常数的比值，它们都是无量纲的。方程中的函数与非线性元件伏安特性u=f(i)的关系满足（5）式；线性元件的伏安特性是clairaut 方程通解和特解，而非线性元件的伏安特性则是clairaut方程的奇解。即一个非线性电子工程元件的伏安特性曲线是一族线性元件的伏安特性直线族的包络[1]。任意电阻元件（包括有源的和无源的）等效于所表示的电阻控制的电阻元件（RCRE）和电阻控制的电压源（RCVS）相串联的模拟电路。其等效电路可以通过模拟的运算放大器实现。 2 含非线性电阻电路功率匹配问题的几个定理含非线性电阻的电路中非线性电阻阻值随线性电阻变化的基本关系最基本的含非线性元件的电路，表示电动势为E的“定压源”，Is 表示输出电流为Is的“定流源”；R是一个线性电阻（也表示它的电阻值）。Ro表示一个非线性电阻，同时它也表示这个非线性元件的“比值电阻”，而这个非线性元件的“微商电阻”用R i 表示。图2.1 是E、Ro、R 串联的闭合电路，并联后与Is 连接的闭合电路。E、R、Is 都是独立常数，但Ro 与R i 不是常数，而是E、R 或R、Is 的函数。 3 几点说明 3.1 对定理将元件的伏安特性与Clairaut 方程联系了起来。特别是指出了微分方程的奇解与非线性理论有重要的关联，并揭示了一个非线性元件的伏安特性曲线是一族线性元件的伏安特性直线族的包络。这个结果在电路分析中的重要意义，值得更深入地研究。引入了电阻控制的电阻元件（RCRE）和电阻控制