电路描绘小灯泡伏安特性曲线

1、第八章 电路第五节 实验复习一：描绘小灯泡的伏安特性曲线一考点分析 掌握安培表、伏特表的使用，滑动变阻器的分压连接方法，理解伏安曲线的意义，能熟练地 进行电路实物连线。二基础回顾实验原理 ：根据原理图从电压表和电流表上读出相应的电压 U 和电流 I，绘出 UI 图。根据金属丝电阻率随温度的升高而增大的特点，分析曲线的变化规律。 实验电路图如右图所示：实验器材：电压表 （0-3V） ，电流表（0-0.6A ），小灯泡（3.8V ），滑动变阻器 （20），电源（ 4-6 ）V，电键，导线若干。实验步骤：1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接 好实验电路图。

2、2、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A 端，电路经检查无误后，闭合电键 S。3、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U，记入下 面表格内。电压0.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.6电流4、断开电键 S，在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压 U ，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。5、拆去实验线路，整理好实验器材。误差分析：电压表的分流未考虑造成 I 偏大存在系统误差。描绘 UI 图线时作图不准造成偶然误差。注意事项1、实验要作出 IU 图线，要求

3、测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用 分压接法；2、被测小灯泡电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法；3、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A 端；4、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满 坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。误差分析测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的 I 值比真实值偏大；5关于滑动变阻器限流与分压滑动变阻器的限流接法如 a 图，与分压接法如图 b下列情况必须采用分压式接法 要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节。 用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实验要求用电器电压

4、变化范围较大。因为限流连接电压变化为： 0R0E ，范围太小；分压连接电压变化为： 0 R0 E（RLRL r R0r R0R0），。相反，如果采用限流接法 （ a），由于滑动变阻器的最大值 R0 太小，实际不能起到限流作用， 也不利于调节数据。若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL 的额定值时，只能采用分压接法 .下列情况可选用限流式接法 测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只是小范围内测量， 且 RL 与 R0 接近 或 RL 略小于 R0 ，采用限流式接法 . 电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流 式接法 . 没有

5、很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能 因素采用限流式接法 .三、 例题分析例 1小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压） ：I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（ 1）在左下框中画出实验电路图 . 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围 0 10）电源、小灯泡、电键、导线若干 .（2）在右图中画出小灯泡的 UI 曲线 .（3）

6、如果某一电池的电动势是 1.5V ，内阻是 2.0 问.：将本题中的灯泡接在该电池两端，小 灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）解：（ 1）见下图（ 2）见下图（3）作出 U=E Ir 图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为 0.80伏，因此小灯泡实际功率为 0.28 瓦例 2使用如图 1 所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率 与它两端电压的平方的关系曲线已知小灯泡上标有“6V，3W” 字样，电源是 3 个铅蓄电池串联组成的电池组，滑动变阻器的规格是 “52A”要求：把图 1 中实物连成实验电路；图 2 的

7、 4 个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯 泡电阻约为 R= 62 /3 = 12 ，若采用限流，即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值可达 4V 左右，其电压调节，范围约在 4V 6V 间，显然不宜选取合理数据范围作电功率与两端电压平方 关系图线而采用分压接法则灯泡两端电压变化范围为0V 6V 间，便于选取数据作相应图线，至于电压表与电流表采用内接、 外接，题目未给表的内阻， 但实验学生用表在电阻为 10 左右时， 内、外接表误差差别不大，本题不作要求，连线时应注意量程选择与表 “”、“一 ”接线柱接法， 接线

8、如图 3图2中所绘图线，由横、纵坐标可知为P U 2图线，小灯泡在点亮时灯丝温度可高达上千摄氏度随电压升高，灯丝温度升高，相应电阻率增大，电阻增大，与相应电阻不变时的功率相比要减少，或者说由 P = 因此 D 图可能正确，而U21U 2知，该图线斜率为RB 图对应斜率不变、即 R 不变的情况，随 P 增大， R 增大， 与本题实际不符。斜率1减小，R例 3如图所示中的图 1为某一热敏 电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对 温度很敏感）的 IU 关系曲线图 （ 1） 为了通过测量得到图 1 所示 IU 关系的 完整曲线，在图 2、图 3 两个电路中应选 择的是图；简要说明理由： （电源电 动势为

9、 9V ，内阻不计，滑线变阻器的阻 值为 0100 ）（2）在图 4电路中，电源电压恒为 9V， 电流表读数为 70mA ，定值电阻 R1 250由热敏电阻的 IU 关系曲线可知， 热敏电阻两端的电压为 V；电阻 R2 的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例 子：解： 2 ；理由：从 IU 图象看，电流与电压均从零值开始，图2中的电压可以从 0调到所需的电压，调节范围较大（或图 3 中不能测量 0 值附近的数据） 。 5.2 ；111.8（111.6112.0 均可为正确） 。分析与计算： R1支路电流为 I1 =U /R1 =36mA, R 2支路电流为 34mA，在 IU曲线 上， 34m

10、A 对应的电压大约为 5.2V ；热敏电阻 Rt= 5.2 /0.034 =152.9 , Rt+R2 = 9/0.034 =264.7 ， 所以 R2 1 11.8 热敏温度计（提出其它实例，只要合理就给分）例 4某同学选用一只标有 “3.8V 0.3A 的”小灯泡， 用电流表 和电压表测量它在不同电压下的电流， 从而计算出它在不同电压 下的实际电阻值。 根据实验数据画出的 I-U 图象如右。 从图象 看出，电压越高对应的实际电阻值越 ，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而 。若实验室提供的器材是： 电动势为 6V ，内阻很小的铅蓄电池； 量程 0-0.6-3A 的直流电流表； 量程 0-3

11、-15V 的直流电压表；最大阻值 10 的滑动变阻器；一 只电键和若干导线。1）请画出正确的实验电路图；2）并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。解：曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随 着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量 部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。 开始时电流表量程应选用 0.6A ，电压表量程应选用 3V（快要超过 3V 时再改用 15V 量程），滑动 变阻器滑动

12、触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。例 5、 如图 1 的电路中 R1=R2=100 ，是阻值不随温度而变的定值电阻 白炽灯泡 L 的伏安 特性曲线如图 2 所示电源电动势 E=100V ，内阻不计求：当电键 K 断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率 当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率解：（1）K 断开时，灯泡跟 R1 串联，电流相等，而且灯泡与R1 的电压之和等于 100V。结合灯泡的伏安特性曲线，电流大约为0.6A 时，对应灯泡电压 40V ，R1 分压 60V，此时灯泡功率为 24W 。（2）K 闭合后，灯泡与 R2并联，分压一定小于 40V；当 U L =30V 时，IL = 0.50A ，通过 R1的 电流为 0.80A ，R1分压 80V ，则总电压等于 110V ；U L= 25V 时，I L大约 0.45A，则总电流为 0.70A，