電路元件伏安特性及電源外特性的研究與分析

南京鐵道職業技術學院蘇州校區 謝宗林

電路元件伏安特性及電源外特性是電工課程教學的基礎，學好這兩個特性對以后的電工學習有著很重要的幫助。因此，我們有必要對其著重研究與分析。

我們知道，在直流電源中，任何一個二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I之間的函數關系I＝f(U)來表示，即用I-U平面上的一條曲線來表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。當然，這一特性對于交流電源同樣適用。

電源外特性，就是對于給定的電源，電動勢E及電源內阻R0是一定的，電源的端電壓與電流之間的關系，即U=E-R0I，同樣地適用于直流交流電源。

下面我們以直流電源為例通過實驗來研究與分析。

1.測定線性電阻器的伏安特性

取可調直流穩壓電源（0～20V），電阻R=100Ω，直流數字毫安表，直流數字電壓表，萬用表等。

按圖1-1接線，調節穩壓電源的輸出電壓U，從0伏開始緩慢地增加，一直到8V，記下相應的電壓表和電流表的讀數UR、I（見表1）。

2.測定非線性白熾燈泡的伏安特性

將圖1-2中的R換成一只12V，0.1A的小燈泡，重復步驟1。UL為燈泡的端電壓（見表2）。

3.電源外特性的測量

按圖1-3接線，實驗臺電源內阻很小，所以用120Ω電阻與電源組成模擬電源電路。調節1K電位器，使其由大至小變化，將電壓表電流表讀數記錄在表3中。

圖1-1

圖1-2

圖1-3

表1

表2

表3

圖1-4

4.根據測量數據，繪制特性曲線

如圖1-4（a）、（b）、（c）所示。

通過上述實驗，分析研究得到結論：

（1）線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標原點的直線，如圖1-4中（a）所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。

（2）一般的白熾燈在工作時燈絲處于高溫狀態，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，一般燈泡的“冷電阻”與“熱阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖1-4中（b）曲線所示。

（3）電源外特性，也是一條直線，即電源外端電壓隨電路中電流的增大而減小。所以它的特性曲線如圖1-4中（c）所示。

后記

本文通過對電路元件伏安特性及電源外特性的理論依據、實驗方法和測量數據等論述，闡述了它們在電工課程中的重要性，通過實驗測量，說明繪制特性曲線的方法，并對電路元件伏安特性及電源外特性進行分析研究。總之，電工課程是一門理論性強，概念多，實驗要求高的學科，同時，它在生產生活中應用非常廣泛。因此，對于我們高職院校學生來說，學好它顯得相當重要。只有我們平時認真學習，做到多學、多記、多練、多動手，才能多積累知識，學會舉一反三，融會貫通，才能在以后的生產實踐中應用所學知識，分析和處理問題，為企業服務。

[1]李福民.電工基礎[M].北京:中國鐵道出版社,2006,3.

[2]智強.電工測量與實驗[M].北京:中國鐵道出版社,2005,3.

[3]陸國和.電工實驗與實訓[M].北京:高等教育出版社,2005,7.