常用的纵坐标表示伏安特性曲线的电流I、横坐标表示电压U，以此画出的I-U图像称为导体的伏安特性曲线图。伏安特性曲线是针对导体的，即耗电元件。图像通常用于研究导体电阻的变化规律，是物理学中常用的图像方法之一。
中文名
伏安特性曲线
外文名
Variation of positive volt-ampere characteristics
别名
I-U图像所属领域
物理学
所属类别
图像法
内容
研究导体电阻的变化规律
作用
分析导体的物理性质
伏安特性曲线U-I图像与I-U图像
编辑
语音
图1是初中和高中电学实验的重要组成部分。通过多组实验数据，学生可以获得丰富的物理内涵U—I图像或者I—U图像(伏安特性曲线)。
实验电路图如图1所示，图1中有两种电流表的接法。
实验电阻后，绘制相应的曲线，如图2所示。
曲线特征分别总结如下：
(1)导体AU-I图像
图像特征：过原点，线性单调增加；
物理意义表示：电路中的电阻R两端的电压随流过的电流I的变化关系；
隐含物理量：图像的斜率等于定值电阻A的电阻值。
(2)导体A的伏安特性曲线
图2图像特征：过原点，线性单调递增(a反函数)；
物理意义表示：电路中电阻R的电流I随R两端电压U的变化而变化；
隐含物理量：图像斜率倒数等于定值电阻A的电阻值。
(3)路端电压与总电流关系图像
图像特征：纵截距大于0，线性单调递减；
物理意义表示：电路中路端电压随总电流变化；
隐含物理量：①图像的纵截距为电源电势E；
②图像的横截距表示负载短路时的短路电流I；
③图像斜率的绝对值为电源内阻r[1]
。
伏安特性曲线小灯泡伏安特性曲线实验
编辑
语音
方法:
图3 小灯泡伏安特性实验研究
目的和要求
通过实验绘制小灯泡的伏安曲线，了解小灯泡的电阻和电功率与外加电压的关系。
【仪器设备】
学生电源(J1202型或J直流电压表1202-1型)(J0408型或J0408-1型)，直流电流表(J0407型或J滑动变阻器(J小灯泡(6354-1型).3伏、0.3安或6伏，3瓦)，小灯座(J2351型)，单刀开关(J2352型)，多条导线。
实验方法
1.连接电路时，滑动变阻器滑片应放置在最小分压端，使灯泡上的电压为零。
2.打开开关，移动滑板C，使小灯泡两端的电压由零开始增大，记录电压表和电流表的示数。
3.在坐标纸上，以电压U为横坐标，以电流强度I为纵坐标，利用数据制作小灯泡的伏安特性曲线。
4．由R=U/I计算小灯泡的电阻，将结果填入表中。以电阻R为纵坐标，电压U为横坐标，使小灯泡的电阻随电压变化曲线。
5．由P=IU计算小灯泡的电源，并将结果填入表中。以电源P为纵坐标，电压U为横坐标，使小灯泡电源随电压变化曲线。
6.分析上述曲线。
实验原理
由于小灯泡钨丝的电阻随温度而变化，可以利用其特性研究伏安特性。实验中小灯泡的电阻等于灯泡两端的电压与通过灯泡电流的比值。改变小灯泡两端的电压，测量相应的电流值，从而获得小灯泡的电阻、电功率和外部电压之间的关系。
注意事项：
1.由于小灯泡的电阻为几欧-几十欧元，小灯泡的电阻应采用电流表外接法测量。由于小灯泡两端的电压变化范围较大，特别是在低压下测量小灯泡的电流值，应采用滑动变阻器分压连接法。
2.小灯泡的电阻随着温度的升高而增加，当电压较低时，温度随电压而变化明显。因此，在低电压（小于灯泡的额定电压）区域，应采用多组电压和电流值。
3.小灯泡可短时间高于额定电压，一般超过额定电压的10%-20%。因此，灯泡两端的电压不应过高，以免烧坏灯泡。在实验过程中，灯泡两端的电压应从低到高逐渐增加，小灯泡不应在一开始就高于额定电压。由于灯丝电阻随着温度的升高而增加，如果灯丝在低温下直接超过额定电压，灯泡会因为灯丝的冷电阻太小，瞬时电流太大而烧坏。
4. 滑动变阻器的范围，变阻器电阻越大，每次测量变化越大。如果您想获得准确的图像或测量的小灯泡电阻太小，建议使用较小的变阻器，可以更准确地测量。
结论
灯泡之所以能发光，是因为灯丝两端有一定的电压，灯丝中有电流通过，从而使灯丝温度升高，所以灯丝的电阻与其电流有关。图线可以表示导体电流与导体两端电压的关系，称为导体的伏安特性曲线。如果导体的温度和电阻保持不变，则该曲线为直线。当导体通过其电流加热时，曲线会稍微向下弯曲，表明当导体两端的电压增加时，由于其电阻增加，电流不会线性增加，如图3所示。
还有一些导体(如碳丝)，其电阻随温度的升高而降低。此时，其电阻温度系数为负，伏安特性曲线向上弯曲[2]
。
伏安特性曲线二极管伏安特性曲线曲线
编辑
语音
当温度没有显著变化时，金属导体的电阻保持不变。其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线。具有这种伏安特性的电气元件称为线性元件。因为温度可以决定电阻的大小。
欧姆定律是一种金属导体的实验定律。这一结论是否适用于其他导体仍需要实验测试。实验表明，除金属外，欧姆定律还适用于电解质溶液，但不适用于气体导体（如荧光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件。换句话说，在这些情况下，电流与电压不成正比，称为非线性元件。
加入二极管伏安特性曲线PN电压和流过二极管的电流之间的关系曲线称为伏安特性曲线。如图4所示：
正向特性：u>0部分称为正特性。
图4反向特性：u<0部分称为反向特性。
反向击穿：当反向电压超过一定值时U(BR)后来，反向电流急剧增加，称为反向击穿。
势垒电容：耗尽层宽度变化等效的电容称为势垒电容Cb。
变容二极管：当PN当添加反向电压时，Cb随u的变化明显变化，制成各种变容二极管。如图5所示。
图5 PN结势垒电容平衡少子：PN结处于平衡状态的少子称为平衡少子。
非平衡少子：PN当结处于正偏置时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子称为不平衡少子。
扩散电容器：扩散区电荷的积累和释放过程与电容器充放电过程相同，称为Cd[3]
。
词条图册
更多图册
参考资料
1.
蒋霖峰, 陆建隆. 谈谈U-I教育价值在图像和伏安特性曲线分析中[J]. 物理教师, 2016, 37(4):91-93.
2.
刘彬生. 测绘小灯泡的伏安特性曲线及相关实验[J]. 物理实验, 2001, 21(5):31-33.
3.
连汉丽. 二极管伏安特性曲线的理论分析[J]. 西安邮电大学学报， 2008, 13(5):150-152.