新2011描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、2011届高三物理导学案 编者 尹伯伦描绘小灯泡的伏安特性曲线（第1课时）一、实验目的及教学目标1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；2、分析曲线的变化规律并得出结论；3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适的量程和进行正确的实物连路，4、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求出功率或导体电阻大小。二、实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出UI曲线。三、实验器材小灯泡

2、、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干。四、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、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，记入记录表格内，断开电键S；4、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。五、注意事项1、因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此

3、，变阻器要采用分压接法；2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；5、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。六、误差分析1、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；2、描绘IU线时作图不准确造成的偶然误差。七、例题分析例1、如图所示中的图1

4、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R1250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： _ 例2、为了测定和描绘“220 40”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈，绕在闭合的环形铁心上，输入端接在交流电源

5、的火线与零线间，输出端有一个滑动触头，移动它的位置，就可以使输出电压在250之间连续变化，左图画出的是调压变压器的电路图符号。实验室内备有交流电压表交流电流表滑动变阻器开关导线等实验器材。（1）在左图中完成实验电路图。（2）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，哪段的误差更大？为什么？（3）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如右图所示，试根据图线确定，把两个完全相同的“220 40”白炽电灯串联在220交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗的总电功率是多大？练习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

6、（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010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）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）2、（2009年福建卷）19（2）某研究性学习小组为了

7、制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（以上均填器材代号）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。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？相同点： ，不同点： 。描绘小灯泡的伏安特性曲线（第2课时）教学目标能熟练掌握描绘小灯泡的伏安特性曲线的相关知识例3、电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图所示的电路测定该元件的

8、伏安特性曲线。实验发现当电源反接时，电路中无电流，当正向电压较小时也无电流，记录的部分数据如下表。电压/V1.41.51.71.92.02.12.22.32.42.5电流/mA002.04.012.022.032.042.052.060.0(1)请根据以上实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这个二极管的UI图线；(2)若加在该二极管两端的正向电压达到1.9V后才能正常工作，则从图线可以看出这种二极管正常工作前后的导电情况有何区别？(3)若电源的电动势为6V，内阻不计。当电流表示数为12.0mA时,滑动变阻器接入电路的电阻为 _。练习3、某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据：

9、求：编号12345678U（V）0.200.601.001.401.802.202.603.00I（A）0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 在图上画出IU图线。从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 ；这表明导体的电阻随温度升高而 。练习4、两盏额定电压均为220的白炽灯A、B的伏安特性曲线如图所示，试求：（）两盏灯正常发光时的电阻；（）将它们并联后接在110V的电源上时通过两灯的电流；（）将它们串联后接在220V的电源上时两灯的实际功率分别是多少？练习5一个小灯泡的额定电压为6.3V，

10、额定电流约为0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的伏安特性曲线，实验电路图所示。 电源E1：电动势为8.0V，内阻不计； 电源E2：电动势为12.0V，内阻不计； 电压表V：量程为010V，内阻约为10k 电流表A1：量程为03A，内阻约为0.1; 电流表A2：量程为0300mA，内阻约为1； 滑动变阻器R：最大阻值10，额定电流1.0A； 开关S，导线若干。 依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路。 实验中电源应该选用 ；电流表应该选用 。 实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线。U/V00.50.81.01.21.52.02.53.0

11、4.05.06.06.3I/A00.050.080.100.120.140.160.180.200.230.250.270.27 例4、（2009年山东卷）23(2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx）。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。如图所示，当1、2两端所加电

12、压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电源E(电动势3V，内阻不计)；定值电阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限选其中之一并在图中标出）开关S及导线若干。练习6、如右图所示，是某一半导体器件的U-I图。从图中可看出，当电流超过某一数值后，其电阻迅速_(填增大或减小)。将该器件与标有“8V，16W”的用电器串联后，接入电动势为10V的直流电源两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的电

13、压是_V，该直流电源的内阻是_。当用电器在使用时，不小心发生了短路。此时流过直流电源的电流是_A。 例1 2 5.2 ；111.8（111.6112.0均可为正确）。 热敏温度计（提出其它实例，只要合理就给分）例2 解： 如图所示。开关应安在火线一边，否则应适当扣分。火线与公共端相连的可不扣分。电流表外接与内接都可以。（本题电源输出电压可调，因此用不着滑动变阻器） 如果采用电流表外接的，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接的，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大。（3）每一个灯消耗的功率约为2

14、4W，两灯消耗的总功率为48W。因此答案为48 W±1W。练习1解：（1）见下图（2）见下图（3）作出U=EIr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瓦练习2答案 A2 V1 R1 如图 相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系，该元件的电阻随电压的增大而减小，而笑电珠的电阻值随电压的升高而增大。要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。例3答案：（1）UI图象如图所示； （2）正常工作前导电性能差（或电阻大），正常工作后导电性能好（或电阻小）； 103 /3 。练习3解： IU图线如图2所示。 先不变，后逐渐增大；增大。练习4、解：U=220V时，IA= 0.27A， RA = 815W ; IB = 0.18A，RB=1222W。 图象横坐标为110V，对应的纵坐值IA= 0.215A；IB =0.125A 串联后电压之和为220V，利用电流强度相等，寻