一、实验目的：测量LED的伏安特性曲线

二、实验仪器：Labview8.5 面包板 滑线变阻器 数据采集卡 导线

三、实验原理：伏安法测量LED的伏安特性曲线。

LabVIEW 程序框图：

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第二篇：《测量小灯泡伏安特性曲线》

评分：           

大学物理实验设计性实验

实   验   报   告

实验题目：   描绘小灯泡的伏安特性曲线 

班    级：         电   信  06-1         

姓    名：    杨俊维    学号：  06034030133

指导教师：       梁一机       

            茂名学院技术物理系物理实验室

              实验日期：20##年11月5日

实验课题及任务

《测量小灯泡伏安特性曲线》实验课题任务是：电学知识告诉我们当电压一定时电流与电阻成反比，但小灯炮的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《测量小灯泡伏安特性曲线》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。

设计要求

⑴ 通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵ 选择实验的测量仪器，设计出测量小灯泡伏安曲线的电路和实验步骤，要具有可操作性。

⑶ 验证公式；

⑷ 求系数和；

（建议用最小二乘法处理数据）

实验器材

小灯泡，电流表，电压表，变阻器，直流电源，开关，导线等。

实验提示

 小灯泡的通电后，灯丝的电阻受灯丝的影响。低温时灯丝的电阻的变化与温度升到较高时电阻变化是不一样的。

评分标准(10分)

⑴ 正确写出实验原理和计算公式，2分。

⑵ 正确的写出测量方法，1分。

⑶ 写出实验内容及步骤，1分。

⑷ 正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。

⑸ 正确的测量数据，1.5分。

⑹ 写出完整的实验报告，2.5分。(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分；整体结构，1分)

《测量小灯泡伏安特性曲线》实验报告

电信06-1  杨俊维 33号

一、实验目的

1、学习测量非线性元件的伏安特性，掌握测量方法、基本电路；

2、描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律；

3、验证公式的正确性，并计算出K和n的值；

4、学会对非线性关系的线性化处理。

5、掌握用变量代换法把曲线改直线进行线性最小二乘法进行曲线拟合。

6、掌握建立经验公式的基本方法。

二、实验器材

学生电源（6～10V直流），小灯泡（“6.3V  0.15A”），电流表（内阻较小），电压表（内阻很大），滑动变阻器，开关和导线。

三、实验原理

（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。

根据部分电路欧姆定律，可得，即在坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。但由于小灯泡的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系为,是灯泡的有关系数。

表示非线性元件的电阻有两种方法，一种叫静态电阻（或叫直流电阻），用表示；另一种叫动态电阻（或叫微变电阻），用表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。动态电阻可以通过伏安曲线求出，如图1所示，图中Q点的静态电阻，动态电阻为

。

 

                    图2

伏安法测电阻时，电流表的连接有两种方式：内接法(如图a)与外接法(如图b)。主要取决于哪一种连接的相对误差小。两种连接方法的比较见表2。由于小灯炮在0~3.8V内的电阻R_x<U< SPAN>_额/I_额=3.8V/0.3A≈12.7欧姆，而安培表的内阻为0.125欧姆，伏特表内阻为3千欧，所以，，电流表应采用外接法。

还有一种较简单的判别方法：如图所示，在连接电路时，电压表一端不接，作为自由端先与a点试触，再与b点试触。两次试触作比较，若发现电压表的读数相对变化大，而电流表的读数相对变化小，就采用外接法，反之则采用内接法。

电路图如此

为了消除电表接入误差，如果已知电压表和电流表的内阻分别为 和 ，则可以采用下列公式对被测电阻进行修正。

当电流表内接时：；

当电流表外接时：。

对非线性关系的线性化处理：将两边取对数得,

可化为

设,,,,得。然后应用最小二乘法进行曲线拟合。

由公式可得

解方程得

为了判断所得的结果是否合理，在待定常数确定以后，还需计算一下相关系数。对于一元线性回归，的定义为：

可以证明，的值总是在0和1之间。的值越接近1，说明说明试验数据点密集的分布在所求得的直线的近旁，用线性函数进行回归是合适的。相反，如果值远小于1而接近于0，说明试验数据对求得的直线很分散，即用线性回归不妥，必须用其他函数重新试探。

四、实验内容及步骤

（1）确定电流表、电压表的量程，按照图1连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。

（图1）

①安培表外接。

②滑动变阻器接成分压式。电流表采用100mA量程，电压表用7.5V量程。

⑵测出小灯泡在不同电压下的电流。

①闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使电键闭合时小灯泡电压能从0开始变化。

②移动滑动变阻器触头位置，测出20组不同的电压值U和电流I，并将测量值数据填入表格。

说明：本实验图线在左右将发生明显弯曲，故在左右测绘点要密，否则将出现很大误差。

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0.1V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。

⑶画出伏安特性曲线：

①上以为横轴，以为纵轴，建立坐标系。

②描出各组数据所对应的点。

③将描出的点用平滑的曲线连结起来。.

⑷­拆除电路、整理仪器。

，，求出和；

五、实验数据及处理：

1、将测得的数据填入下表中：

2、根据实验数据代入公式中求出A和B，再根据，，求出和；

将实验数据按公式进行处理后填入下表：

由表计算出A ,B的值，再由A,B的值计算出k 和 n的值

   0.47  

A==0.52

由,

得k=0.33,   n=2.13

3、根据一元线性回归相关系数r的计算公式，    求出r：

=0.994

查相关系数检验表得：当 1为显著性标准，现在 0.984     >  0.950     ,表明y与x（即与）显著相关，即回归直线的直线性很好,式 得以验证。

六、实验结果表达

k=0.33,   n=2.13

U=0.33 (U的单位是mV,   I的单位是mA)

七、实验结论

描绘出的图线是一条曲线。它的斜率随电压的增大而减小，这表明小灯泡的电阻随电压（温度）升高而增加。

因通过计算得出的相关系r=0.994非常接近于1，说明试验数据点密集的分布在所求得的直线近旁，用线性函数进行回归是适合的。

八、实验讨论

_（1）实验前应先检查电流表、电压表是否指零，不指零时要先转动定位螺丝使指针指零。

（2）实验过程中，电压表量程应选7.5V量程，不可变更。

（3）读数时，视线要与刻度盘垂直，力求读数准确。

（4）转动、触头位置时，要眼睛盯着电压表，当指针指在所设电压值时，停止移动，同样，这样做也防止电压表电压过大而烧坏电表。

（5）实验中若采用其他小灯泡，其电压预设值可变化，并且在图线弯拐处要尽可能多测几组数据，（值发生明显变化处，即曲线弯拐处，也可以先由测绘出的图线，看在U=？时发生弯拐，然后再在这一范围内加测几组数据。）本实验图线在左右将发生明显弯曲，故在左右测绘点要密，否则将出现很大误差。

（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0.1V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）在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动触头位置。当电压指在额定电压处时，测出I后，要马上断开电键。

（8）画曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，误差较大的点应当舍去。

九、实验心得

1.通过这次实验,使我更加了解实验室的实验仪器,在题目下来后,围绕题目研究实验的方法,虽然这实验以前也有所了解,但经过实验后发现其实还有很多课犷展的地方.

2学会了最小2乘法处理数据,也学会了用线性回归的方法求出公式中的常数.可以很好的培养我们的动手能力、观察能力、分析实验数据、编写实验报告的能力和解决电路实际问题的能力，以适应现代化科学实验和生产的需要。