物理3-1第二章恒定电流 第4讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线

2017创新设计3-1恒定电流

[目标定位] 1.会正确选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法．

一、实验原理

1．实验方法原理 由于灯丝的电阻率随温度的升高而增大，因此灯丝的电阻随温度的升高而增大．由R ＝U I

得，在I －U 坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，故画出的小灯泡的I －U 图线为曲线．

2．实验电路选择原理

(1)电流表的内接法和外接法的比较

①阻值比较法：当R V R x ＞R x R A 时，选用电流表外接法；当R x R A ＞R V R x

时，选用电流表内接法． ②临界值计算法：当R x ＜R A R V 时，用电流表外接法；当R x ＞R A R V 时，用电流表内接法．

(2)滑动变阻器的两种接法比较

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学生电源(4～6V 直流)或电池组、小灯泡(“4V 0.7A ”或“3.8V 0.3A ”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸． 三、实验过程 1．实验步骤

(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，在方框中画出实验的电路图，并按图所示的电路图连接好实物图．

(2)闭合开关S ，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U 和电流I .

(3)用同样的方法测量并记录几组U 和I ，填入下表.

(4)2．数据处理

(1)在坐标纸上以U 为横轴、I 为纵轴建立直角坐标系．

(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)

(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线． 3．实验结果与数据分析

(1)结果：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是曲线．

(2)分析：曲线的斜率变小，即电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大． 4．误差分析

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(1)系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差．

(2)测量误差：测量时读数带来误差．

(3)作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差．

5．注意事项

(1)本实验要作I－U图线，要求测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法．

(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法．

(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，以所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去．

例图1为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3V.

图1

(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图．

(2)完成下列实验步骤：

①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器________端；(选填“左”或“右”)

②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；

③记录如下一组U和I的数据，断开开关．根据实验数据在图2中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.

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图2

(3)数据分析：

①从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_____________________． ②图线表明导体的电阻随温度升高而____________．

③小灯泡正常工作时的电阻约为________．(保留小数点后一位有效数字)

解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡电阻较小，约为几欧姆到十几欧姆，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法．

(2)①为保护电路安全，开关闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于左端． ②根据表格中的数据，画出小灯泡的I －U 图线

(3)①从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大． ②图线表明导体的电阻随温度升高而增大．

③根据I －U 图线得当灯电两端电压U ＝3 V 时，I ＝0.205 A ，所以小灯泡正常工作时的电阻

约为R ＝30.205

Ω≈14.6 Ω. 答案 (1)见解析图

(2)①左 ②见解析图

(3)①先不变，后逐渐增大 ②增大 ③14.6

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1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：

小灯泡L(“3.8V0.3A”)

电压表V(量程0～5V，内阻5kΩ)

电流表A1(量程0～100mA，内阻4Ω)

电流表A2(量程0～500mA，内阻0.4Ω)

滑动变阻器R1(最大阻值10Ω，额定电流1.0A)

滑动变阻器R2(最大阻值500Ω，额定电流0.5A)

直流电源E(电动势约为6V，内阻约为0.5Ω)

(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________；电流表应选________．

(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号．

答案(1)R1A2(2)电路图见解析图

解析(1)本题变压器采用分压式接法，通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选R1.电流表A1的量程太小，故电流表应选A2.

(2)电路图如图所示，由于电压要从0开始调节，滑动变阻器用分压式接法；因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法．

2．一个小灯泡上标有“4V2W”的字样， …… 此处隐藏：3000字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……