实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线

1、实验1测绘小灯泡的伏安特性曲线学 习 目 标1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择2.理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用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自 主 预 习·探 新 知知识探究一、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UVURUA>UR电流表示数IAIRR测>R真电压表示数UVUR电流表示数IAIRIV>IRR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

2、电阻用外接法，可记忆为“大内小外”(2)公式计算法当Rx>时，电流表用内接法，当Rx<时，电流表用外接法，当Rx时，两种接法效果相同(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，若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，若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相差不大，或R稍

3、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，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线图21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2所示2实验器材学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、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

4、程，按图2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/A(4)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：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化曲线向横

5、轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大6注意事项(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典例剖析有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现要描绘这个灯泡的伏安特性曲线有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻约为10 k)B电压表(010 V，内阻约为20 k)C电流表(00.3 A，内阻约为1 )D电流

6、表(00.6 A，内阻约为0.4 )E滑动变阻器(10 ，2 A)F学生电源(直流6 V)还有电键、导线若干(1)实验中所用电压表应选用_(填A或B)，电流表应选用_(填C或D)(2)实验时要求灯泡电压从零开始并尽量减小实验误差，请在方框内画出实验电路原理图【解析】(1)小灯泡的额定电压为4 V，额定电流为0.5 A，正常工作时电阻为8 ，所以电压表选A，电流表选D.(2)小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，电流表应采用外接法；实验时要求灯泡电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法实验电路如图所示【答案】(1)AD(2)电路如图所示某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样的小灯泡L的伏

7、安特性曲线，要求测量数据、绘制曲线尽量准确可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：电压表V，量程05 V，内阻约5 k电流表A1，量程0500 mA，内阻约0.5 电流表A2，量程0100 mA，内阻约4 滑动变阻器R1，最大阻值10 ，额定电流2.0 A滑动变阻器R2，最大阻值100 ，额定电流1.0 A直流电源E，电动势约6 V，内阻可忽略不计(1)上述器材中，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填写所选器材后的字母)(2)请将图3虚线框内图所示的实验电路图补画完整图3图4(3)该同学通过实验得出了小灯泡的I­U图象如图4所示由图可知，随着电压的增加，小灯泡的电阻逐渐_(选填“增

8、大”或“减小”)；当小灯泡上的电压为3.00 V时，小灯泡的电阻是_(结果保留2位有效数字)【解析】明确实验原理，根据给出的仪表进行选择；明确实验电路的接法，知道本实验采用电流表外接法和滑动变阻器分压接法；根据图象可明确电阻的变化，再确定电压为3.00 V时的电流，由欧姆定律求解电阻大小(1)因为小灯泡的额定电流为0.3 A，故选用电流表A1，为了便于操作，滑动变阻器采用较小的，即R1；(2)灯泡的电阻较小，和电流表的内阻相接近，故采用电流表的外接法，如图所示：(3)I­U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则可知，灯泡内阻随电压的增大而增大；当电压为3.00 V时，电流约为0.28 A

9、，故电阻为：R11 .【答案】(1)A1R1(2)见解析图(3)增大11当 堂 达 标·固 双 基1.如图5是某同学经过实验描绘的一个小灯泡的伏安特性曲线，分析该曲线，下列说法正确的是() 【导学号：52592059】图5A小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而增大B小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而增大C欧姆定律适用于小灯泡，所以小灯泡是个线性元件D小灯泡灯丝的电阻随着电压的升高而减小B由图象可知小灯泡的伏安特性曲线的斜率随着电压的升高而减小，A错误；小灯泡的电阻随着电压的升高而增大，B正确，D错误；小灯泡的伏安特性曲线是曲线，不是过原点的直线，所以小灯泡不是线性元件，欧姆定律只

10、对小灯泡的某一状态适用，C错误2现要测定一个额定电压为4 V、电阻约为10 (设电阻不变)的小灯泡的伏安特性曲线要求所测电压范围为0.14 V.现有器材：直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)，电压表V(量程4.5 V，内阻约为4×102)，电流表A1(量程250 mA，内阻约为2 )，电流表A2(量程500 mA，内阻约为1 )，滑动变阻器R(最大阻值约为30 )，开关S，导线若干如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是_，如图6所示的甲、乙两个电路应该选用的是_图6【解析】小灯泡的额定电流约为IA0.4 A，故电流表应选用A2；小灯泡的电阻R约为10 ，电流表

11、A2内阻约为1 ，电压表内阻约为400 ，故应选电流表外接法，即电路图甲【答案】A2甲3“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，提供的实验器材有：A小灯泡(额定电压为3.8 V，额定电流约为0.3 A)B电流表A(00.6 A，内阻约为0.5 )C电压表V(06 V，内阻约为5 k)D滑动变阻器R1(010 ，2 A)E滑动变阻器R2(0100 ，0.2 A)F电源(6 V，内阻不计)G开关及导线若干(1)实验中滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表的读数从零开始变化，记录多组电压表的读数U和电流表的读数I.请在图7甲中用笔画线

12、代替导线将实验电路连接完整图7(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的U­I图象，根据图象可知小灯泡的电阻随着电流的增大而_(选填“增大”“减小”或“不变”)【解析】“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验应该设计成分压电路，滑动变阻器选择阻值范围小的R1.由于小灯泡电阻小，采用电流表外接电路根据图象可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大【答案】(1)R1(2)如图所示(3)增大4有一个小灯泡上标有“4 V2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I­U图线现有下列器材供选用：A电压表(05 V，内阻10 k)B电压表(015 V，内阻20 k)C电流表(03 A，内阻1 )D电

13、流表(00.6 A，内阻0.4 )E滑动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(500 ，1 A)G学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图8甲而不选用图8乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.图8(2)实验中所用电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(3)把图8丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图【解析】(1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据(2)因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选05 V的电压表A，而舍弃015 V的电压表B

14、，因为15 V的量程太大，读数误差大小灯泡的额定电流I A0.5 A，则电流表选D.由于采用分压式电路，且小灯泡电阻为R8 ，故滑动变阻器选用E.(3)小灯泡电阻为电流表内阻的20倍，电压表内阻是小灯泡电阻的1 250倍，故电流表采用外接法【答案】(1)描绘灯泡的I­U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE(3)如图所示5图9甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡的额定电压为3 V.图9(1)在图9乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图(2)完成下列实验步骤：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

15、合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；记录如下8组U和I的数据，断开开关根据实验数据在图9丙方格纸上作出小灯泡灯丝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，灯丝电阻的变化情况是_图线表明导体的电阻随温度的升高而_小灯泡正常工作时的电阻约为_(保留到小数点后一位)【解析】(1)与实物电路相对

16、应的电路图如图所示(2)为保护电路安全，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图线如图所示(3)从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大图线表明导体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R14.6 .【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 6在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线

17、要求能测出尽可能多组数据，如图10甲是没有连接完的实物电路(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)【导学号：52592060】图10(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是_；(3)排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向_端滑动(选填“左”或“右”)；(4)图乙中的图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_.【解析】(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法，这样能使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大，而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表和灯泡的左端连接好，只能将电压表与灯泡直接并联，采用电流表的