电路元件伏安特性及电源外特性的研究与分析

南京铁道职业技术学院苏州校区 谢宗林

电路元件伏安特性及电源外特性是电工课程教学的基础，学好这两个特性对以后的电工学习有着很重要的帮助。因此，我们有必要对其着重研究与分析。

我们知道，在直流电源中，任何一个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。当然，这一特性对于交流电源同样适用。

电源外特性，就是对于给定的电源，电动势E及电源内阻R0是一定的，电源的端电压与电流之间的关系，即U=E-R0I，同样地适用于直流交流电源。

下面我们以直流电源为例通过实验来研究与分析。

1.测定线性电阻器的伏安特性

取可调直流稳压电源（0～20V），电阻R=100Ω，直流数字毫安表，直流数字电压表，万用表等。

按图1-1接线，调节稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加，一直到8V，记下相应的电压表和电流表的读数UR、I（见表1）。

2.测定非线性白炽灯泡的伏安特性

将图1-2中的R换成一只12V，0.1A的小灯泡，重复步骤1。UL为灯泡的端电压（见表2）。

3.电源外特性的测量

按图1-3接线，实验台电源内阻很小，所以用120Ω电阻与电源组成模拟电源电路。调节1K电位器，使其由大至小变化，将电压表电流表读数记录在表3中。

图1-1

图1-2

图1-3

表1

表2

表3

图1-4

4.根据测量数据，绘制特性曲线

如图1-4（a）、（b）、（c）所示。

通过上述实验，分析研究得到结论：

（1）线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-4中（a）所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

（2）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“热阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-4中（b）曲线所示。

（3）电源外特性，也是一条直线，即电源外端电压随电路中电流的增大而减小。所以它的特性曲线如图1-4中（c）所示。

后记

本文通过对电路元件伏安特性及电源外特性的理论依据、实验方法和测量数据等论述，阐述了它们在电工课程中的重要性，通过实验测量，说明绘制特性曲线的方法，并对电路元件伏安特性及电源外特性进行分析研究。总之，电工课程是一门理论性强，概念多，实验要求高的学科，同时，它在生产生活中应用非常广泛。因此，对于我们高职院校学生来说，学好它显得相当重要。只有我们平时认真学习，做到多学、多记、多练、多动手，才能多积累知识，学会举一反三，融会贯通，才能在以后的生产实践中应用所学知识，分析和处理问题，为企业服务。

[1]李福民.电工基础[M].北京:中国铁道出版社,2006,3.

[2]智强.电工测量与实验[M].北京:中国铁道出版社,2005,3.

[3]陆国和.电工实验与实训[M].北京:高等教育出版社,2005,7.