第3章 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线

1、.实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线目的定位1.理解电流表的内接法和外接法，并会进展正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法，能进展正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法一、电流表的内接法和外接法的比较1两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数UVURUAUR电流表示数IAIRR测R真电压表示数UVUR电流表示数IAIRIVIRR测R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用2.电流表内、外接的选择方法1直接比较法：当RxRA时，采用内接法，当RxRV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外2公式计算法当即当Rx时，用电流表外接法，当Rx

2、时，两种接法效果一样3试触法：如图1，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，假设电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，假设电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法图1二、滑动变阻器两种接法的比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下的接法采用“两下一上的接法调压范围E不计电源内阻0E不计电源内阻适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起1要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开场连续可调2负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R三

3、、电表的读数方法对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定准确度，按照指针的实际位置进展读数即可103 V的电压表和03 A的电流表读数方法一样，此量程下的准确度是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位2对于015 V量程的电压表，准确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.3对于00.6 A量程的电流表，准确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读，即读到最小刻度的一半0.01 A.举例：如图2为电流表和电压表的刻度盘图2甲

4、图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V.四、测绘小灯泡的伏安特性曲线1实验原理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U，I值，在IU坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图3所示图32实验器材学生电源46 V直流或电池组、小灯泡“4 V0.7 A或“3.8 V0.

5、3 A、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线假设干、铅笔、坐标纸3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，按图3所示的电路图连接好实物图注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零2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.次数12345678电压U/V电流I/A4断开开关，整理好器材4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5实验结果与数据分析1结果：描绘出的小灯泡的

6、伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线2分析：小灯泡的电阻随温度变化而变化曲线向横轴弯曲，即曲线上的点与原点的连线的斜率变小，电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大6本卷须知1因IU图线是曲线，本实验要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IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，使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一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例1在“测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，选择“3 V0.5 A的小灯泡作为研究对象，请答复下面几个问题：1

7、以下实验器材中应选择_填入器材序号A电流表量程00.6 A, 内阻约1 B电流表量程03 A，内阻约1 C电压表量程015 V，内阻约10 kD电压表量程03 V，内阻约2 kE滑动变阻器阻值0100 F滑动变阻器阻值010 G电源E6 VH开关S，导线假设干2在本实验中，滑动变阻器应采用_填“分压或“限流式接法，电流表应采用_填“内或“外接法3在图4方框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图5中的器材连接成可供实验的电路图4图5答案1ADFGH2分压外3见解析图解析1灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；实验还需要电

8、源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；2测绘小灯泡的伏安特性曲线要求电压与电流从零开场变化，滑动变阻器应采用分压接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；3滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图甲所示：根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图乙所示：二、实验数据处理例2图6甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物电路图，小灯泡的额定电压为3 V.图61在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图2完成以下实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最_选填“左或“右端；闭合开关后，逐渐挪动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录

9、电流表和电压表的多组读数，直至电压到达额定电压；记录如下8组U和I的数据，断开开关根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡的伏安特性曲线.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光3数据分析：从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，小灯泡的电阻的变化情况是_图线说明小灯泡的电阻随温度的升高而_小灯泡正常工作时的电阻约为_保存到小数点后一位答案1见解析图2左见解析图 3先不变，后逐渐增大增大14.6 解析1与实物电路相对应的电路

10、图如图甲所示2为保护电路平安，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线如图乙所示3从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，小灯泡的电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大图线说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大根据IU图线可得电压U3 V时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R 14.6 .1分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.电表所选量程测量值015 V03 V03 A00.6 A答案11.0 V2.20 V0.80 A0.16 A解析015 V的最小分度为0.5 V，读数为11.0 V；03 V的最小分度为0.1 V，读数

11、为2.20 V；03 A的最小分度为0.1 A，读数为0.80 A；00.6 A的最小分度为0.02 A，读数为0.16 A.2在“测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，可供选择的实验器材如下：小灯泡L“3.8 V0.3 A电压表V量程05 V，内阻约5 k电流表A1量程0100 mA，内阻约4 电流表A2量程0500 mA，内阻约0.4 滑动变阻器R1最大阻值10 ，额定电流1.0 A滑动变阻器R2最大阻值500 ，额定电流0.5 A直流电源E电动势约为6 V，内阻不计开关S，导线假设干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1R1

12、A22见解析图解析1此题滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，应中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电路图如下图，因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法3在“测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，实验室备有以下器材供选择：A待测小灯泡“3 V,0.6 AB电流表A1量程3 A，内阻约为1 C电流表A2量程0.6 A，内阻约为5 D电压表V1量程3 V，内阻约为10 kE电压表V2量程15 V，内阻约为50 kF滑动变阻器最大阻值为100 ，额定电流50 mAG滑动变阻器最大阻值为10 ，额定电流1 AH电源电动势为4 V，内阻不计I开关及

13、导线等1电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_填器材前面的字母2在图7甲实物图中，有部分线已连好，要求小灯泡的电压从零开场测量，请连成符合要求的完好的电路图3开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于_选填“A端“B端或“AB中间4某同学实验后作出的IU图像如图乙所示，那么当灯泡两端的电压为2.4 V时，灯泡的实际电阻是_ 结果保存两位有效数字图7答案1CDG2见解析图 3A端44.4解析2要求小灯泡的电压从零开场变化，滑动变阻器应采用分压式接法；电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如下图3由题图甲可知，测量电路与滑动变阻器左侧并联，故为了保证电路的平安，开关闭合之前，滑片位置应滑到A端；4由题图乙可知，当电压为2.4 V时，电流I0.55 A，由R得：R 4.4 .1多项选择用伏安法测未知电阻Rx时，假设不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器按图1所示接好，只空出电压表的一个接头K，然后将K分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么图1A假设电流表示数有显著变化，K应接aB假设电流表示数有显著变化，K应接bC假设电压表示数有显著变化，K应接aD假设电压表示数有显著变化，K应接b答案BC解析假设K从a移到b时，电流表读数有显著变化，说明电压表的分流作用明