Как снять ВАХ?
4/10В данном экспериментальном задании оценивать погрешности не нужно.
В вашем распоряжении имеются два мультиметра. Первый мультиметр (на его корпусе присутствует отметка «№1») можно использовать только в режиме омметра. Второй мультиметр необходимо использовать только в качестве амперметра или вольтметра.
При подключении к омметру электрического элемента он показывает его статическое сопротивление, то есть отношение напряжения на элементе к силе тока через него \(R_{ст} = \dfrac{U}{I}\).
Определите сопротивления амперметра и вольтметра в режимах измерения постоянного тока и постоянного напряжения. Запишите значения измеренных сопротивлений для режимов амперметра с пределом измерений меньше 10 А и для режимов вольтметра с пределом измерений меньше 200 В.
Снимите вольтамперную характеристику диода в прямом направлении (см. рис. ниже) в максимально широком диапазоне значений напряжений, считая известным, что характеристики обоих диодов одинаковые. Необходимое количество точек — не менее 11. Старайтесь, чтобы точки распределялись равномерно по напряжениям. При промежуточных измерениях обязательно указывайте соответствующие электрические схемы с обозначением приборов и их режимами. Используйте таблицы с описанием качественной и количественной информацией об измерениях.
Постройте график полученной вами вольтамперной характеристики.
Оборудование: два мультиметра, соединительные провода, два одинаковых диода, лист миллиметровой бумаги для построения графика.
При подключении диода в электрическую цепь учитывайте его полярность. На рисунке показана схема подключения диода для его работы в прямом направлении.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЧтобы получить точки при напряжениях, близких к напряжению открытия диода, используйте амперметр вместо вольтметра: тогда напряжение на диоде найдётся из показаний амперметра и известного сопротивления амперметра.
Ответ1) \(R_V = 1{,}0\) МОм (все пределы вольтметра); \(R_A^{2000\,\text{мкА}} = 105{,}7\) Ом, \(R_A^{20\,\text{мА}} = 15{,}8\) Ом, \(R_A^{200\,\text{мА}} = 5{,}0\) Ом; 2), 3) см. таблицы и график в решении.
РешениеПодключаем омметр к амперметру или вольтметру. Сопротивление вольтметра во всех диапазонах \(R_V = 1{,}0\) МОм. Сопротивления амперметра: \(R_A^{2000\,\text{мкА}} = 105{,}7\) Ом, \(R_A^{20\,\text{мА}} = 15{,}8\) Ом, \(R_A^{200\,\text{мА}} = 5{,}0\) Ом. Для разных типов мультиметров значения сопротивлений, а также количество режимов амперметра и вольтметра могут быть различны.
В задании использовались германиевые диоды Д9Б, имеющие небольшое напряжение открытия. Подключаем к омметру различные комбинации диодов (один диод, два последовательно или два параллельно соединённых диода) и параллельно омметру — вольтметр. Измеряем показания омметра и вольтметра и по формулам пересчёта находим ток через диод и напряжение на нём (с учётом одинаковости диодов и «идеальности» вольтметра, т.е. \(R_{ст} \ll R_V\)):
Проблема полученных точек — их неравномерность по напряжениям: много точек при напряжениях от 0 до 100 мВ и от 200 мВ до 300 мВ, но нет промежуточных точек, соответствующих выходу диода на режим открытия. Их можно получить, используя вместо вольтметра амперметр. Для параллельного соединения амперметра (предел 2000 мкА), омметра и одного диода:
и для двух диодов:
Формулы пересчёта: \(U = I_A R_A^{2000\,\text{мкА}}\), \(I = I_A\left(\dfrac{R_A^{2000\,\text{мкА}}}{R} - 1\right)\) для одного диода и \(I = \dfrac{1}{2}I_A\left(\dfrac{R_A^{2000\,\text{мкА}}}{R} - 1\right)\) для двух параллельных диодов.
Построенная вольтамперная характеристика:
Похожие задачи
- Сопротивление нелинейного элемента «Бельчонок» 2024/25, 10 кл.
- Элемент с ВАХ и резистор ИОШ 2018/19, 11 кл.
- Лампочки накаливания: параллельно и последовательно Физтех 2020/21, 9 кл.
- Греем диод ВсОШ 2020/21, 9 кл.
- Прибор с вольт-амперной характеристикой СПбГУ 2022/23, 10 кл.
- Лампа с квадратичной ВАХ и резистор Физтех 2025/26, 9 кл.