我主编的电子技术实验手册（05）—

我主编的电子技术实验手册（05）——欧姆定律

本文主要是介绍我主编的电子技术实验手册（05）——欧姆定律，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本专栏是笔者主编教材（图0所示）的电子版，依托简易的元器件和仪表安排了30多个实验，主要面向经费不太充足的中高职院校。每个实验都安排了必不可少的【预习知识】，精心设计的【实验步骤】，全面丰富的【思考习题】。因此，对于开展电子技术教学犯愁的师生，本专栏应该能够帮到你们。

实验05 欧姆定律

【实验目的】

学会测量电阻元件的电流-电压关系。
根据测量的数据绘制电阻的伏安曲线，并计算阻值。

【预习知识】

电路中电荷的定向移动就形成了电流。电流的大小称为电流强度，是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，单位是安培（简称安），每秒通过1库仑的电荷量即为1安。电流的方向与正电荷在电路中移动的方向相同，但实际上并不是正电荷移动，而是电子（负电荷）在电路中的移动（这称为电子流），其方向为电流的反向。电流强度可以用公式表达为：

$I=\frac{Q}{t}$

其中，I为电流（单位是安培），Q为电量（单位是库仑），t为时间（单位是秒）。

电流和电压之间的关系是描述某个电子器件的一个重要特性，这种关系经常用伏安曲线来表示。一般情况下，以电压为自变量（横坐标），电流为因变量（纵坐标）。本实验即采用这个基本方法对一系列电阻进行测试。

定值电阻的伏安特性是一条直线，因此电阻是一种线性元件。这种线性关系用专业的术语来说就是“欧姆定律”，即流过定值电阻的电流与电阻两端的电压成正比。欧姆定律是电学中最重要的一条定律，没有之一，用公式来表示即为：

$I=\frac{U}{R}$

式中I代表电流，U代表电压，R代表电阻。图1以漫画的形式描述了欧姆定律中三个电学物理量之间奇妙关系。

【实验元件与仪器】

电阻：510Ω、750Ω、1kΩ各1支
万用表两个（或1个万用表+1个直流安培表）
5.1V稳压二极管1支（用于拓展实验）

【操作内容及步骤】

1. 使用万用表实测一下三个阻值，将结果记录在表1中。

2. 首先选择 $R_{1}$ ，测量电路如图2（a）所示。注意，电流表串联电源和电阻，如果你使用的是手动量程的万用表，你需要估计电流大小来选择合适的量程，不要让待测的电流超量程，多次这样会损坏万用表。图2（b）给出了在面包板上的连线参考，电压表测量时与电阻并联，同样不要让待测电压超出你选择的量程。

3. 将电源电压分别调至3.0V、5.0V、6.0V和9.0V，将每次电流表的读数记录在表2中。

4. 将 $R_{1}$ 换成 $R_{2}$ ，重复上一步的测量过程，将电流表读数记录在表3中。

5. 再将 $R_{2}$ 换成 $R_{3}$ ，再重复第3步的测量过程，将电流表读数记录在表4中。

6. 根据上面三张表的数据，以电压为横坐标，电流为纵坐标，选择合适的单元格刻度，在图3中绘制三条独立的伏安曲线。

【实验思考与讨论】

1. 直线的斜率是 y 轴方向的变化量除以 x 轴方向的变化量，如图4所示。根据该示意计算图2中每条直线的斜率。

2. 阻值越大，其伏安曲线的斜率如何变化？

3. 如果电阻减半而电压不变，电流会发生什么变化？如果电压增加一倍而电阻不变，电流又会发生什么变化？

4. 如果电阻电路中的电流是24mA，外加电压是48V，那么电阻是多少？

【实验拓展与延伸】

并不是所有的器件都具有线性的电流-电压关系，这就是电路有趣的地方。现在，我们来初探一下齐纳二极管这种器件的伏安曲线。电路如图5所示，1kΩ电阻用于限制电路中的总电流。注意齐纳二极管的极性，阴极朝向电源的正极。当电源电压变化时，测量齐纳二极管两端的电压。该电路为串联电路，所以电流表的读数就是齐纳二极管的电流。在表5记录电压表和电流表的读数，在图6中将记录的数据绘制成伏安曲线。