实验描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、1 1描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线2 2分析曲线的变化规律分析曲线的变化规律 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线1 1用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组端的电压，测出多组( (u u，i i) )值，在值，在u ui i坐标系中描出各对应坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来2 2电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显滑动变阻器采用分压式：使电压能从压明显滑动

2、变阻器采用分压式：使电压能从0 0开始连续变开始连续变化化学生电源学生电源(4(46 v6 v直流直流) )、小灯泡、小灯泡(4 v(4 v、0.7 a0.7 a或或3.8 v3.8 v、0.3 0.3 a)a)，电流表，电流表( (内阻较小内阻较小) )、电压表、电压表( (内阻很大内阻很大) )，开关和导线、，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸滑动变阻器、坐标纸1.1.将灯泡、电流表、电压表、滑动变将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如阻器、电源、开关用导线连接成如图图7 75 51 1所示电路所示电路一、连接电路一、连接电路二、测量与记录二、测量与记录 2 2测出小灯泡

3、在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出测出1212组左右不同的电压值组左右不同的电压值u u和电流值和电流值i i，并将，并将 测量数据测量数据填入表格填入表格u(v)00.20.40.60.81.01.2i(a)u(v)1.62.02.42.83.23.63.8i(a)三、数据处理、整理仪器三、数据处理、整理仪器 3 3画出伏安特性曲线画出伏安特性曲线(1)(1)在坐标纸上以在坐标纸上以u u为横轴，以为横轴，以i i为纵轴，建立坐标系为纵轴，建立坐标系 (2)(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点在坐标纸上描出各组数据所对应的点(

4、 (坐标系纵轴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为宜) ) (3) (3)将描出的点用平滑的曲线连结起来就得到小灯泡的将描出的点用平滑的曲线连结起来就得到小灯泡的伏安特性曲线伏安特性曲线 4 4拆除电路、整理仪器拆除电路、整理仪器1 1本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法须采用电流表外接法2 2滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小灯泡两端滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小灯泡两端的电压能从的电压能从0 0开始连续变化开始

5、连续变化3 3u ui i图线在图线在u u0 01.0 v1.0 v左右将发生明显弯曲，故在左右将发生明显弯曲，故在u u1.0 v1.0 v左右绘点要密，以防出现很大误差左右绘点要密，以防出现很大误差4 4建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸满坐标纸1 1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差电路的影响会带来误差2 2测量时读数带来误差，严格按照读数规则测

6、量时读数带来误差，严格按照读数规则3 3在坐标纸上描点、作图带来误差用细铅笔，严在坐标纸上描点、作图带来误差用细铅笔，严格标度格标度【例【例1 1】 有一个小灯泡标有有一个小灯泡标有“6 v6 v、0.6 w0.6 w”的字样，现在要的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的用伏安法测量这个灯泡的i iu u图线，有下列器材可供选图线，有下列器材可供选用：用： a a电压表电压表(0(05 v5 v，内阻，内阻10 k)10 k) b b电压表电压表(0(010 v10 v，内阻，内阻20 k)20 k) c c电流表电流表(0(00.3 a0.3 a，内阻，内阻1 )1 ) d d电流表电流表(0

7、(00.6 a0.6 a，内阻，内阻0.4 )0.4 )e e滑动变阻器滑动变阻器(30 (30 ，2 a)2 a)f f学生电源学生电源( (直流直流9 v)9 v)，还有开关和导线，还有开关和导线(1)(1)实验中电压表应选实验中电压表应选_，电流表应选，电流表应选_( (用用序号字母表示序号字母表示) )(2)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图解析：解析：(1)(1)电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额定电压为定电压为u u1 16 v6 v，额定电流为，额定电流为i i1 10.1 a0.1

8、 a，在额定电压下，在额定电压下的电阻为的电阻为r r60 .60 .为了安全，小灯泡两端所加电压不能为了安全，小灯泡两端所加电压不能超过超过6 v6 v，( (通过小灯泡的电流不能超过通过小灯泡的电流不能超过0.1 a)0.1 a)，要测，要测i iu u图线，其电压变化范围应在图线，其电压变化范围应在0 06 v6 v间因此电压表应选择间因此电压表应选择b b，电流表应选择，电流表应选择c.c.bc(2)(2)电流表内外接法的选择电流表内外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差本实验中小灯泡的

9、最大电阻约接都将引起系统误差本实验中小灯泡的最大电阻约r r1 16060，r r1 1r rv v，为了减小误差，应当用电流表外接法，为了减小误差，应当用电流表外接法(3)(3)控制电路的选择控制电路的选择本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是i iminmin0.1 a0.1 a，显然不符合实验要求；且实验数据应显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法实验电路图如右图所示分压接法实验电路图如右图所示 答案：答案：(1)b(1)bc c(2)(2)电流表外接，电流表外接，分压式，见解

10、析图分压式，见解析图【例例2 2】 某同学做某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验实验, ,实验室提供了下表中的器材实验室提供了下表中的器材. .小灯泡小灯泡l(l(额定电压额定电压2.5 v,2.5 v,额定电流额定电流250 ma) 250 ma) 直流电源直流电源e e( (电动势电动势3 v,3 v,内内阻不计阻不计) )电流表电流表a a1 1( (量程量程300 ma,300 ma,内阻内阻约约0.5 )0.5 )电流表电流表a a2 2( (量程量程500 ma,500 ma,内内阻约阻约0.2 )0.2 )电压表电压表v v1 1( (量程量程3 v,

11、3 v,内阻约内阻约3 k)3 k)电压表电压表v v2 2( (量程量程6 v,6 v,内阻约内阻约6 k)6 k)滑动变阻器滑动变阻器( (最大阻值约最大阻值约10 )10 )开关开关s,s,导线若干导线若干(1)(1)为了使实验误差尽可能小为了使实验误差尽可能小, ,应选用的电流表是应选用的电流表是 , ,电压表是电压表是 . .(2)(2)若该同学已正确选用器材若该同学已正确选用器材, ,并连接好部分实验并连接好部分实验电路电路. .如图如图2 2所示所示, ,请在图中完成其余的电路连接请在图中完成其余的电路连接, ,要求小灯泡两端的电压能在要求小灯泡两端的电压能在 0 02.5 v2

12、.5 v范围连续变范围连续变化化, ,且尽可能减少实验误差且尽可能减少实验误差. .图图2 2a1v1(3)(3)该同学在正确完成实验后得到如图该同学在正确完成实验后得到如图3 3所示所示的伏安特性曲线的伏安特性曲线, ,他从图线中得到他从图线中得到“通过小灯通过小灯泡的电流随电压的增大而增大泡的电流随电压的增大而增大”的规律的规律. .请你请你分析图线再写出两条规律分析图线再写出两条规律: :图图3 3a.a. ; ;b.b. . .答案答案 (1)a(1)a1 1 v v1 1(2)(2)如下图所示如下图所示(3)(3)通过小灯泡的电流与电压的变化关系是非线通过小灯泡的电流与电压的变化关系

13、是非线性性关系关系; ;小灯泡的电阻随温度的升高小灯泡的电阻随温度的升高而增大而增大; ;小灯小灯泡的泡的功率随电压的增大而增大等功率随电压的增大而增大等【例例3 3】某课外学习小组想描绘标有某课外学习小组想描绘标有“4 v4 v、2 w”2 w”的小灯的小灯 泡的泡的uiui图象图象, ,除导线和开关外还备有以下器材可供除导线和开关外还备有以下器材可供 选择选择: : a. a.电流表电流表( (量程量程0.6 a,0.6 a,内阻约为内阻约为1 )1 ) b. b.电流表电流表( (量程量程3.0 a,3.0 a,内阻约为内阻约为0.2 )0.2 ) c. c.电压表电压表( (量程量程5

14、.0 v,5.0 v,内阻约为内阻约为5 k)5 k) d. d.电压表电压表( (量程量程15.0 v,15.0 v,内阻约为内阻约为15 k)15 k) e. e.滑动变阻器滑动变阻器( (最大阻值为最大阻值为200 ,200 ,额定电流额定电流100 ma)100 ma) f. f.滑动变阻器滑动变阻器( (最大阻值为最大阻值为10 ,10 ,额定电流额定电流1.0 a)1.0 a) g. g.电源电源( (电动势为电动势为6.0 v,6.0 v,内阻约为内阻约为1.5 )1.5 )(1)(1)实验中所用的电流表应选实验中所用的电流表应选 ; ;电压表选电压表选 ; ;滑动变阻器应选滑动

15、变阻器应选 .(.(只需填器材前面的字母代号只需填器材前面的字母代号) )(2)(2)将图将图4 4中的实物连接成实验所需的电路中的实物连接成实验所需的电路( (有两根有两根导线已经接好导线已经接好).).实验开始时实验开始时, ,滑动变阻器的滑片应滑动变阻器的滑片应该置于最该置于最 端端.(.(填填“左左”或或“右右”) )图图4 4fac(3)(3)经过正确的操作经过正确的操作, ,测得的数据如下表测得的数据如下表: :a/iv/u请在图请在图5 5中描点画出小灯泡的中描点画出小灯泡的u ui i曲线曲线. .图图5 5答案答案 (1)a c f(1)a c f(2)(2)实物图如下图所示

16、实物图如下图所示 左左(3)(3)u ui i图线如下图中图线如下图中b b所示所示【例例4】有一规格为有一规格为“220 v,100 w”220 v,100 w”的灯泡的灯泡, ,现用一现用一准确的欧姆表测其电阻准确的欧姆表测其电阻, ,测量的结果是测量的结果是( )( ) a. a.大于大于484 484 b.b.等于等于484 484 c. c.小于小于484 484 d.d.无法确定无法确定 解析解析 是灯发热状态下是灯发热状态下 的电阻的电阻. .用欧姆表测量时用欧姆表测量时, ,灯丝温度为室温灯丝温度为室温, ,所以其所以其 阻值比阻值比484 484 小小. .c,4841002

17、2022pur【例【例5 5】 某研究性学习小组为了制作一种传感器，需某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件图要选用一电器元件图7 75 54 4为该电器元件的伏安为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材器材( (代号代号) )规格规格电流表电流表(a(a1 1) )量程量程0 050 ma50 ma，内阻约为，内阻约为50 50 电流表电流表(a(a2 2) )量程量程0 0200 ma200 ma，内阻约为，内阻约为10 10 电压表

18、电压表(v(v1 1) )量程量程0 03 v3 v，内阻约为，内阻约为10 k10 k电压表电压表(v(v2 2) )量程量程0 015 v15 v，内阻约为，内阻约为25 k25 k滑动变阻器滑动变阻器( (r r1 1) )阻值范围阻值范围0 015 15 ，允许最大电流，允许最大电流1 a1 a滑动变阻器滑动变阻器( (r r2 2) )阻值范围阻值范围0 01 k1 k，允许最大电流，允许最大电流100 100 mama直流电源直流电源( (e e) )输出电压输出电压6 v6 v，内阻不计，内阻不计开关开关(s)(s)导线若干导线若干 (1) (1)为提高实验结果的准确程度，电流表

19、应选用为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_； 电电压表应选用压表应选用_；滑动变阻器应选用；滑动变阻器应选用_ ( (以上以上均填器材代号均填器材代号) ) (2) (2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号图，并标明所用器材的代号 (3)(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？ 相同点：相同点：_ _ _； 不同点：不同点：_ _.

20、_.a2v1r1解析：图中的解析：图中的从所给的伏安特性曲线看出，最大电从所给的伏安特性曲线看出，最大电流为流为0.14 a0.14 a，大于电流表，大于电流表a a1 1的量程，小于电流表的量程，小于电流表a a2 2的量程，所以电流表选择的量程，所以电流表选择a a2 2. .图中的最大电压不超图中的最大电压不超过过v v1 1的量程，且的量程，且v v1 1的测量更精确，的测量更精确，r r1 1的最大阻值与的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且i i1 1 a a0.4 a0.4 a1 a1 a，而，而r r2 2的阻值太大

21、，的阻值太大，所以选择所以选择r r1 1. .待测元件的电阻满足待测元件的电阻满足r ra ar rx xr rv v，所以选择电流表，所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所以选择滑动变阻器分压式连接所以选择滑动变阻器分压式连接答案：答案：(1)a(1)a2 2v v1 1r r1 1(2)(2)电路图如右图所示电路图如右图所示(3)(3)伏安特性曲线都是非线性的伏安特性曲线都是非线性的小电珠的伏安特性曲线表明随小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大，电流和电压的增大电阻增大，而该元件的伏安特性曲线表明随而该元件的

22、伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小电流和电压的增大电阻减小伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点【例例6】图图1414(1)(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路图根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路图. .(2)(2)请补全下列实验步骤