Origin 軟件具有較好的數值處理功能, 將Origin 軟件應用于線性電阻與非線性電阻伏安特性實驗能準確快速地處理實驗數據。

0、引言

線性電阻與非線性電阻伏安特性實驗是大學物理及電工技術實驗中十分重要的基礎實驗之一, 實驗原理和測量過程都比較簡單, 但是, 實驗數據的處理比較復雜。目前, 主要采用作圖法、二乘法等進行數據處理, 但是這些方法主觀性大, 誤差較大, 處理比較費時, 本文采用Origin 軟件。Origin 軟件是著名的科技繪圖和數據處理軟件之一, 利用Origin 軟件處理實驗數據, 具有簡單、快速與直觀等特點, 避免了人為因素所造成的誤差。

1、實驗原理

二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件電流之間的函數關系。通過一定的測量電路,用萬用表可測定電阻元件的伏安特性, 由測得的伏安特性可了解該元件的性質。通過測量得到元件伏安特性的方法簡稱伏安法。電阻有線性電阻和非線性電阻兩種。線性電阻元件的伏安特性滿足歐姆定律。在關聯參考方向下, 可表示為: u= Ri , 其中R 為常量, 稱為電阻的阻值。其伏安特性曲線是一條過坐標原點的直線, 具有雙向性。非線性電阻的阻值R 不是一個常量, 其伏安特性是一條過坐標原點的曲線。非線性電阻的種類很多, 本文主要介紹二極管的伏安特性。

在被測電阻元件上施加不同極性和幅值的電壓, 測量出流過該元件中的電流; 或在被測電阻元件中通入不同方向和幅值的電流, 測量該元件兩端的電壓, 便得到被測電阻元件的伏安特性, 本文采用前者。對于線性電阻正反向阻值相等, 我們測正向即可, 對于二極管反向電流基本趨于零, 我們主要測正向伏安特性。

2、數據處理

2.1、原始數據記錄

表1 線性電阻元件R= 1988 的正向伏安特性測量數據

表2 二極管正向伏安特性測量數據

啟動Origin, 把測量數據I/ mA 和U/V 分別鍵入Origin 工作表Datal 中的A、B 列。分別雙擊各列標題欄, 在彈出的/ Worksheet Column Format0對話框內, 設置列名, A、B 列分別設置為I/ mA、U/ V 列, 通過/ Plot Designation0下拉菜單設置I/mA 列為X 軸, U/ V 列為Y 軸。

3、結束語

本文介紹了Origin 軟件在線性電阻與非線性電阻伏安特性實驗中的應用, 由上述分析可以看出, Origin對此實驗擬合的結果與實際測量值非常吻合。利用Origin 進行數據處理, 可以避免一系列人為造成的誤差,還可以使學生掌握利用計算機軟件進行實驗數據處理的技巧, 拓展學生的思路, 有助于學生綜合能力的培養和提高。

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總結

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