第4课实验：描绘小电珠的伏安特性曲线

1、第第 4 课课实验：描绘小电珠的伏安特性曲线实验：描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的一、实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线2分析伏安特性曲线的变化规律分析伏安特性曲线的变化规律二、实验原理二、实验原理1用电流表测出流过小电珠的电流用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端用电压表测出小电珠两端的电压的电压，测出多组测出多组(U，I)值值，在在 UI 坐标系中描出各对应点坐标系中描出各对应点，用一条用一条平滑的曲线将这些点连起来平滑的曲线将这些点连起来2电流表外接：因为小电珠的电阻很小电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接如果电流表内接，误误差明显较

2、大；滑动变阻器采用差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化分压式：使电压能从零开始连续变化三、实验器材三、实验器材小电珠小电珠(3.8 V， 0.3A)或或(2.5 V， 0.6A)一个一个、 电压表电压表(03 V15 V)与电流表与电流表(00.6A3 A)各一个各一个、滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值 20 )一个一个、学生低压直流电源学生低压直流电源(或电池组或电池组)、开关一个开关一个、导线若干导线若干、坐标纸坐标纸、铅笔铅笔四、滑动变阻器的限流接法和分压接法四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较两种接法比较.由上表可以看出由上表可以看出： 滑动变阻

3、器的分压式接法中滑动变阻器的分压式接法中， 电压和电流的调电压和电流的调节范围很大节范围很大，限流式接法较节能限流式接法较节能2两种接法的选择两种接法的选择(1)选择不同接选择不同接法的原则法的原则安全性原则安全性原则不超量程不超量程在允许通过的最大在允许通过的最大电流以内电流以内电表、电电表、电源不接反源不接反方便性原则方便性原则便于调节便于调节便于读数便于读数经济性原则：损耗能量最小经济性原则：损耗能量最小(2)两种接法的适用条件：两种接法的适用条件：限流式接法适合测量阻值小的电阻限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻

4、还小相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)分压式接法适合测量阻值较大的电阻分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电一般比滑动变阻器的总电阻要大阻要大)如果如果 Rx很小很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范调节范围也比较大围也比较大Rx很大时很大时，分压式接法中分压式接法中 Rx几乎不影响电压的几乎不影响电压的分配分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求， 即若滑动变阻即若滑动变阻器阻值调到最大时器阻值调到最

5、大时， 待测电阻上的电流待测电阻上的电流(或电压或电压)仍超过电流表仍超过电流表(或电压或电压表表)的量程的量程， 或超过待测电阻的额定电流或超过待测电阻的额定电流(或电压或电压)， 则必须选用分压式则必须选用分压式接法接法若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多， 以致在限流电以致在限流电路中路中， 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时， 待测电阻上的电流或待测电阻上的电流或电压变化范围不够大电压变化范围不够大，此时此时，应改用分压电路应改用分压电路若实验中要求电压从零开始调节若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压

6、式电路则必须采用分压式电路两种电路均可使用的情况下两种电路均可使用的情况下， 应优先采用限流式接法应优先采用限流式接法， 因为限因为限流式接法电路简单、耗能低流式接法电路简单、耗能低五、实验步骤五、实验步骤1确定电流表、电压表的量程确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法采用电流表外接法，滑动变阻滑动变阻器采用分压式接法器采用分压式接法，按图中的原理图连接好实验电路按图中的原理图连接好实验电路2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端， 接线经检查无误后接线经检查无误后，闭合开关闭合开关 S.3移动滑动变阻器滑片位置移动滑动变阻器滑片位置，测出测出 12 组左右

7、不同的电压值组左右不同的电压值 U和电流值和电流值 I，并将测量数据填入表并将测量数据填入表格中，断开开关格中，断开开关 S.4.拆除电路拆除电路，整理仪器整理仪器六、数据处理六、数据处理1在坐标纸上以在坐标纸上以 U 为横轴为横轴，以，以 I 为纵轴为纵轴，建立坐标系建立坐标系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(坐标系纵轴和横轴的坐标系纵轴和横轴的标度要适中标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜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将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特就得到小电珠的伏安特性曲线性曲线七、误差

8、分析七、误差分析1由于电压表、电流表不是理想电表由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响电表内阻对电路的影响会带来误差会带来误差2电流表电流表、电压表的读数带来误差电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数要严格按照读数规则读数3在坐标纸上描点、作图带来操作误差在坐标纸上描点、作图带来操作误差八、注意事项八、注意事项1电路的连接方式：电路的连接方式：(1)电流表应采用外接法电流表应采用外接法：因为小电珠因为小电珠(3.8 V，0.3A)的电阻很小的电阻很小，与与 00.6A 的电流表串联时的电流表串联时，电流表的分压影响很大电流表的分压影响很大(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目

9、的是使小电珠两端的电压滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化能从零开始连续变化2闭合开关闭合开关 S 前前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端为零的一端， 使开关闭合时小电使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化珠的电压从零开始变化， 同时也是为同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝3.IU 图线图线在在 U01.0 V 左右将发生明显弯曲左右将发生明显弯曲， 故故在在 U1.0 V左右绘点要密左右绘点要密，以防出现较大误差以防出现较大误差4电流表

10、选择电流表选择 0.6 A 量程量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定电压而定，即使用的若是即使用的若是“3.8 V，0.3A”的小电珠的小电珠，选用电压表选用电压表的的15 V 量程；若使用量程；若使用“2.5 V，0.6 A”的小电珠的小电珠，则选用电压表则选用电压表的的 3 V量程量程5当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录到额定值记录 I后马上断开开关后马上断开开关6误差较大的点要舍去误差较大的点要舍去，IU 图线应是平滑曲线而非折线图线应是平滑曲线而非折线1在描绘小灯泡的伏安特性曲线时在描绘小灯泡的伏

11、安特性曲线时，采用如图所示的电路采用如图所示的电路，实实验中发现移动滑动变阻器的滑片时验中发现移动滑动变阻器的滑片时， 电流表的示数变化而电压表的指电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是针不动，下列原因可能的是(C)A灯泡中灯丝已烧断灯泡中灯丝已烧断B滑片接触不良滑片接触不良C灯泡内部短路灯泡内部短路D滑动变阻器滑动变阻器 A 端接触不良端接触不良解析解析：由图知由图知，若电压表的电阻无穷大若电压表的电阻无穷大，移动滑片时移动滑片时，因电流表因电流表示数有变化示数有变化，故和电流表串联的回路中不存在断点故和电流表串联的回路中不存在断点，故故 A 错若滑错若滑片接触不良片接触不良，

12、电路中不可能有电流电路中不可能有电流，故故 B 错若滑动变阻器错若滑动变阻器 A 端接端接触不良触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均变滑片移动时电流表和电压表读数均变，故故 D 错若灯泡内错若灯泡内部短路则灯泡两端部短路则灯泡两端电压为零电压为零，电压表指针不变电压表指针不变，移动滑片时移动滑片时，只有电只有电流表指针变化，故选流表指针变化，故选 C.2.在如图甲所示的电路中在如图甲所示的电路中， 电源电动势为电源电动势为 3.0 V， 内阻不计内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示乙所示，当开关

13、当开关 S 闭合后闭合后(C)A通过通过 L1的电流为通过的电流为通过 L2的电流的的电流的 2 倍倍BL1的电阻为的电阻为 7.5 CL1消耗的电消耗的电功率为功率为 0.75 WDL2消耗的电功率为消耗的电功率为 0.375 W解析解析： 因电源内阻不计因电源内阻不计， S 闭合后闭合后 UL13 V， UL2UL31.5 V 在在IU 图象中图象中，可以读出相应的电流可以读出相应的电流 IL10.25A，IL2IL30.2A，故故 A不对不对 由由 RUI知知 RL112 ， 故故 B 不对不对， 由由 PUI 知知 PL10.75 W，PL20.3 W，故故 C 正确正确，D 错误错误

14、课时作业课时作业1 用下列器材组装成描绘电阻用下列器材组装成描绘电阻 R0伏安特性曲线的电路伏安特性曲线的电路， 请将如请将如图所示实物连线成为实验电路图所示实物连线成为实验电路微安表微安表A(量程量程 200 A，内阻约内阻约 200 )；电压表电压表 V(量程量程 3 V，内阻约内阻约 10 k)；电阻电阻 R0(阻值约阻值约 20 k)；滑动变阻器滑动变阻器 R(最大阻值最大阻值 50 ，额定电流额定电流 1A) ；电池电池组组E(电动电动势势3 V， 内阻不计内阻不计)；开关开关 S 及导线若干及导线若干解析：解析：由于由于RVR00.5，R0RA100，可以看出可以看出 R0RA，故

15、采用电流表内接法因电阻故采用电流表内接法因电阻 R0的阻值远远大于滑动的阻值远远大于滑动变阻器的阻值变阻器的阻值，故采用分压接法故采用分压接法画出电路原理图如图画出电路原理图如图所示所示 把实物与原理图结合起来完成连线把实物与原理图结合起来完成连线， 注意电压表注意电压表、 电流表的正电流表的正、负接线柱负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出，保证电流从正接线柱进从负接线柱出连线如图所示连线如图所示答案：答案：见解析图见解析图2在在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材：的实验中备有下列器材：A小灯泡小灯泡(3.8 V，1.5 W)B直流电源直流电源(电动

16、势电动势 4.5 V，内阻约内阻约 0.4 )C电流表电流表(量程量程 0500 mA，内阻约内阻约 0.5 )D电压表电压表(量程量程 05 V，内阻约内阻约 5 000 )E滑动变阻器滑动变阻器 R1(05 ，额定电流额定电流 2 A)F滑动变阻器滑动变阻器 R2(050 ，额定电流额定电流 1A)G开关一个开关一个，导线若干导线若干如果既要满足测量要求如果既要满足测量要求， 又要使测量误差较小又要使测量误差较小， 应选择如图所示应选择如图所示的四个电路中的的四个电路中的_，应选用的滑动变阻器是应选用的滑动变阻器是_解析解析： 由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量由于伏安特性曲线

17、中的电压和电流均要从零开始测量， 所所以滑动变阻器应选用分压式以滑动变阻器应选用分压式，分压式接法适用于测量较大阻值电阻分压式接法适用于测量较大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比与滑动变阻器的总电阻相比)，由于由于 R1RL，选用选用 R1时滑片移动时时滑片移动时，电压变化明显电压变化明显，便于调节便于调节又小灯泡的电阻约又小灯泡的电阻约 RL9.6 ，RVRLRLRA，所以安培表应该选用外接法故应选用图丙所示电路所以安培表应该选用外接法故应选用图丙所示电路答案：答案：丙丙R1(或或 E)3 在在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中的实验中， 除有一标有除有一标有“6V

18、，1.5 W”的小灯泡、导线和开关外的小灯泡、导线和开关外，还有：还有：A直流电源直流电源 6 V(内阻不计内阻不计)B直流电流表直流电流表 03A(内阻内阻 0.1 以下以下)C直流电流表直流电流表 0300 mA(内阻约为内阻约为 5 )D直流电压表直流电压表 010 V(内阻约为内阻约为 15 k)E滑动变阻器滑动变阻器 10 ，2AF滑动变阻器滑动变阻器 1 k，0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量(1)实验中电流表应选用实验中电流表应选用_，滑动变阻器应选用滑动变阻器应选用_(均用序号均用序号表示表示)(2)

19、在方框内画出实验电路图在方框内画出实验电路图(3)试将如图所示器材连成实验电路试将如图所示器材连成实验电路解析：解析：由由 I额额1.56A250 mA，故选故选 C.因要求电压从零开始变因要求电压从零开始变化化，变阻器用分压接法变阻器用分压接法，应选小阻值的应选小阻值的 E.答案：答案：(1)CE(2)实验电路如图实验电路如图(3)实物图连线如图所示实物图连线如图所示4在在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中的实验中，用导线用导线 a、b、c、d、e、f、g 和和 h 按如图所示方式连接好电按如图所示方式连接好电路，路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表电路中所

20、有元器件都完好，且电压表和电流表已调零已调零闭合开关后：闭合开关后：(1)若不管怎样调节滑动变阻器若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮小灯泡亮度能发生变化度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不但电压表、电流表的示数总不能为零能为零，则可能是则可能是_导线断路导线断路(2)某同学测出电源和小灯泡某同学测出电源和小灯泡的的UI图线如图所示图线如图所示，将小灯泡和电阻将小灯泡和电阻 R 串联后接到电源上串联后接到电源上，要使电路中要使电路中电流为电流为 1.0A，则则 R_.(3)某同学在实验中还测出某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的三种元件的伏安特性曲线分别如图中的伏安特性曲线分别如图中

21、的(a)、(b)、(c)所示所示，下列下列说法正确的是说法正确的是()Aa 可以作为标准电阻使用可以作为标准电阻使用Bb 能作为标准电阻使用能作为标准电阻使用Cb 的阻值随电压升高而增大的阻值随电压升高而增大Dc 的阻值随电压升高而增大的阻值随电压升高而增大解析：解析：(1)若调节滑动变阻器若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化小灯泡的亮度变化，但电压表、但电压表、电流表示数总不能为零电流表示数总不能为零， 说明滑动变阻器不起分压作用说明滑动变阻器不起分压作用， 所以可能所以可能是是g 导线断路导线断路(2)由电源的由电源的 UI 图线知图线知 E3.0 V，r1 ，当小灯泡与电阻串当小灯泡与电阻串联后联后，由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得 EI(RrR灯灯)，又由小灯泡的又由小灯泡的 UI图线得图线得 R灯灯UI1.2 ，解得解得 R0.8 .(3)因因 a 元件的元件的 IU 图线是直线图线是直线， 说明其电阻不随电压的变化而变说明其电阻不随电压的变化而变化化， 故可作为标准电阻故可作为标准电阻， 故故 A 对对， B 错错 b 的阻值随电压升高而增大的阻值随电压升高而增大，c 的阻值随电压升高而降低的阻