第6节 实验：描绘小灯泡伏安特性曲线

1、第第6 6节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律二、实验原理二、实验原理 实验电路实验电路(如图所示如图所示)：电流：电流 表采用外接表采用外接(小灯泡电阻很小小灯泡电阻很小)， 滑动变阻器采用分压式滑动变阻器采用分压式(使电压能从零开始连续变化使电压能从零开始连续变化)2. 实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的泡的电压和电流值，在坐标纸的IU坐标系中描出各坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将

2、这些点连接起来个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来一、实验目的一、实验目的学生电源学生电源(4(46 V6 V直流直流) )，小灯泡，小灯泡( (“4 V 0.7 A4 V 0.7 A”或或“3.8 V 0.3 A3.8 V 0.3 A”) )，电流表，电流表( (内阻较小内阻较小) )，电压表，电压表( (内内阻很大阻很大) )，滑动变阻器，开关和导线，滑动变阻器，开关和导线四、实验步骤四、实验步骤1. 1. 连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路路图连好电路( (注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡

3、并联部分电阻为零并联部分电阻为零) )2. 2. 测量数据：闭合开关测量数据：闭合开关S S，调节滑动变阻器，使电流，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压U U和电和电流流I I值值三、实验器材三、实验器材3. 重复测量：用同样的方法测量并记录重复测量：用同样的方法测量并记录12组组U值和值和I值值.次数次数123456789101112电压电压U/V电流电流I/A4. 整理器材：断开开关整理器材：断开开关S，整理好器材，整理好器材5. 描绘曲线：在坐标纸上，以描绘曲线：在坐标纸上，以U为横坐标、为横坐标、I为纵坐标建为纵坐

4、标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到走向，再用平滑曲线连接各点得到IU图线图线1. 1. 本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此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测量电路必须采用电流表外接法2. 2. 本实验要作出本实验要作出I IU U图线，要求测出一组包括零图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法接法3. 3. 为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器

5、滑片应位于图中的左端应位于图中的左端4. 4. 加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压5. 5. 连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要出现折线均匀分布在图线两侧，绝对不要出现折线五、注意事项五、注意事项1. 1. 由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流表示数偏大表示数偏大2. 2. 测量时读数带来误差测量时读数带来误差3. 3. 在坐标纸上描点、作图时带来误差在

6、坐标纸上描点、作图时带来误差六、误差分析六、误差分析例例1 1 在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的小灯泡标有小灯泡标有“6 V，3 W”，其它供选用的器材有：电压，其它供选用的器材有：电压表表V1(015 V，内阻，内阻30 k)，电压表，电压表V2(06 V，内阻，内阻20 k)，电流表，电流表A1(03 A，内阻，内阻0.2 )，电流表，电流表A2(00.6 A，内阻，内阻1 )，滑动变阻器，滑动变阻器R1(01 000 ，0.5 A)，滑动，滑动变阻器变阻器R2(020 ，2 A)，学生电源，学生电源E(68 V)，电键，电键S和导线若干

7、为使给出的曲线尽量准确和导线若干为使给出的曲线尽量准确在上述器材中，电压表应选在上述器材中，电压表应选_，电流表应选，电流表应选_，变阻器应选，变阻器应选_题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计【解析】【解析】要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压必要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压必须从须从0开始连续变化，所以要采用分压式电路，滑开始连续变化，所以要采用分压式电路，滑动变阻器选动变阻器选R2，操作方便一些，从小灯泡的规格知，操作方便一些，从小灯泡的规格知，小灯泡两端电压最大值小灯泡两端电压最大值6 V，电流最大值，电流最大值0.5 A，为，为使读数尽可能

8、地准确，以减小误差，电压表选使读数尽可能地准确，以减小误差，电压表选V2，电流表选电流表选A2.【答案】【答案】V2A2R2【方法与知识感悟】【方法与知识感悟】依实验要达到的目的，判断依实验要达到的目的，判断滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作的角度，确定选哪个滑动变阻器的角度，确定选哪个滑动变阻器依用电器的规格及实验的进行过程，从依用电器的规格及实验的进行过程，从“安全、安全、精确精确”的角度，确定选哪个电流表、电压表的角度，确定选哪个电流表、电压表例例2 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，某的实验中，某

9、同学测得电流电压的数据如下表所示：同学测得电流电压的数据如下表所示：电流电流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2电压电压U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.909.1211.46(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；题型二：数据的处理及实验结论题型二：数据的处理及实验结论(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出灯丝的特征，随电流的变化曲线如图所示：请指出灯丝的特征，并解释形成的原因并解

10、释形成的原因【解析】【解析】(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线用表中数据描绘电压随电流的变化曲线如图所示：如图所示：(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高很快，电阻增大快；第三区间部分间灯丝温度升高很快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢变慢1某同学利用图甲所示的电路研究灯某同学利用图甲所示的电路研究灯泡泡L1(6 V,1.5 W)、L2(6 V,10 W

11、)的发的发光情况光情况(假设灯泡电阻恒定假设灯泡电阻恒定)，图乙为实，图乙为实物图物图(1)他分别将他分别将L1、L2接入图甲中的虚线框位置，移动滑动接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能时，发现灯泡均能正常发光在图乙中用笔画线代替导线将电路连线补充正常发光在图乙中用笔画线代替导线将电路连线补充完整完整答案如图答案如图 (2)接着他将接着他将L1和和L2串联后接入图甲中的虚线框位置，串联后接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发时，发现其中一个灯泡亮而另一

12、个灯泡不亮，出现这种现象现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是的原因是 (3)现有如下器材：电源现有如下器材：电源E(6 V，内阻不计内阻不计)，灯泡，灯泡L1(6 V,1.5 W)、L2(6 V,10 W)、L2(6 V,10 W)，单，单刀双掷开关刀双掷开关S，在图丙中设计一，在图丙中设计一个机动车转向灯的控制电路：当个机动车转向灯的控制电路：当因为因为R2的电阻是的电阻是3.6 ，R1的电阻的电阻24 ，两者串联后，总电压两者串联后，总电压6 V，R2的电压只有的电压只有0.8 V，所以，所以R2不亮不亮(实际电源远小于额定电压实际电源远小于额定电压)单刀双掷开关单刀双掷

13、开关S与与1相接时，信号灯相接时，信号灯L1亮，右转向灯亮，右转向灯L2亮而左转向灯亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关不亮；当单刀双掷开关S与与2相接相接时，信号灯时，信号灯L1亮，左转向灯亮，左转向灯L3亮而右转向灯亮而右转向灯L2不不亮亮【解析】【解析】(1)见答案图见答案图(2)因为因为R2的电阻是的电阻是3.6 ，R1的电阻的电阻24 ，两者串联后，两者串联后，总电压总电压6 V，R2的电压只有的电压只有0.8 V，所以，所以R2不亮不亮(实际电实际电源远小于额定电压源远小于额定电压)(3)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，的实验中，用导线用导线a、

14、b、c、d、e、f、g和和h按图甲所示方式连按图甲所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零电流表已调零. 闭合开关后：闭合开关后：(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是能是 导线断路导线断路. g(2)某同学测出电源和小灯泡的某同学测出电源和小灯泡的UI图线如图乙所示，将小灯图线如图乙所示，将小灯泡和电阻泡和电阻R串联后接到电源上，串联后接到电源上，要使电路中电流为要使电路中电流为1

15、.0A，则，则R .0.8*(3)某同学在实验中还测出某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏三种元件的伏安特性曲线分别如图丙中的安特性曲线分别如图丙中的(a)、(b)、(c)所示，下所示，下列说法正确的是列说法正确的是( )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AC*3.如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，电如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，电源电动势为源电动势为E，内阻不计，两电表可看做理想电表，内阻不计，两电表可看做理想电表，那么下列说法中

16、正确的是那么下列说法中正确的是( )ACA闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最左端闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最左端B该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法C将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮D将滑动变阻器的滑片向右滑运时，小灯泡变暗将滑动变阻器的滑片向右滑运时，小灯泡变暗1 1如图所示，电流表的示数是如图所示，电流表的示数是 A A，电压表的，电压表的示数是示数是 V.V.0.500.20【巩固基础】【巩固基础】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，现除的实验中，现除了有一个标

17、有了有一个标有“5 V，2.5 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(电动势约为电动势约为5 V，内阻可不计，内阻可不计)B直流电流表直流电流表(量程量程03 A，内阻约为，内阻约为0.1 )C直流电流表直流电流表(量程量程0600 mA，内阻约为，内阻约为5 )D直流电压表直流电压表(量程量程015 V，内阻约为，内阻约为15 k)E直流电压表直流电压表(量程量程05 V，内阻约为，内阻约为10 k)F滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值10 ，允许通过的最大电流，允许通过的最大电流为为2 A)G滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值1 k，允

18、许通过的最大电流，允许通过的最大电流为为0.5 A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据组数据(1)实验中电流表应选用实验中电流表应选用_，电压表应选用，电压表应选用_，滑动变阻器应选用滑动变阻器应选用 (均用序号字母表示均用序号字母表示)(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路请按要求将图中所示的器材连成实验电路CEF(3)某同学通过实验作出的小灯泡某同学通过实验作出的小灯泡的伏安特性曲线如下图所示现的伏安特性曲线如下图所示现把实验中使用的小灯泡接到如右把实验中使用的小灯泡接到如右图所示的电路中，其中电源电动势图所示的电路中，其中电

19、源电动势E6 V，内阻，内阻r1 ，定值电阻，定值电阻R9 ，此时灯泡的实际功率，此时灯泡的实际功率为为 W(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)0.810.85*3.如图所示，直线如图所示，直线、分别是分别是电源电源1与电源与电源2的路端电压随输出的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线电流的变化的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源如果把该小灯泡分别与电源1、电源、电源2单独连接，则单独连接，则下列说法正确的是下列说法正确的是( )A电源电源1与电源与电源2的内阻之比是的内阻之比是11 7B电源电源1与电源与电源2的电动势之

20、比是的电动势之比是1 1C在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1 2D在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是是1 2ABD【提升能力】【提升能力】4下图为下图为“测绘小灯泡伏安特性曲线测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.(1)完成下列实验步骤：完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， ；使它靠近滑动变阻器左端的接线柱使它靠近滑动变阻器左端的接线柱闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，闭合开关后，

21、逐渐移动变阻器的滑片， ；断开开关，断开开关， .根据实验数据在方格纸上作出小根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线灯泡灯丝的伏安特性曲线(3) 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图在虚线框中画出与实物电路相应的电路图增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压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表的多组读数，直至电压达到额定电压5一个标有一个标有“3.8 V,0.3 A”字样的小灯泡，其灯丝的字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：实验

22、室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：器材名称器材名称代号代号参数参数电池组电池组电压表电压表电压表电压表电流表电流表电流表电流表滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器滑动变阻器固定电阻固定电阻开关开关导线导线EV1V2A1A2R1R2R0SM电动势电动势9 V，内阻，内阻0.5 量程量程05 V，内阻，内阻2.0 k量程量程015 V，内阻，内阻3.0 k量程量程00.3 A，内阻，内阻2.0 量程量程06 A，内阻，内阻0.4 010 ，额定电流，额定电流2 A0100 ，额定电流，额定电流0.5 A5 ，额定电流，额定电流5 A一个一个若干若干实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电实验

23、时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从压从0开始调节，测量结果尽可能准确开始调节，测量结果尽可能准确(1)现在有图所示的现在有图所示的a、b、c、d四个电路，其中可选四个电路，其中可选用的电路有用的电路有 d图图(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表在实验中，应当选用的实验器材有电压表 ，电流表电流表 ，滑动变阻器，滑动变阻器 .(填器材名称代号填器材名称代号)V1A1R1(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU图图线，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出线，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点小灯泡在工作点A和和B的电阻值分别

24、为的电阻值分别为 、 .6.3 10 【解析】【解析】(1)要求灯泡上的电压从要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，动变阻器要用分压式接法，a、b图错误，图错误，c图中滑动变图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选开始连续调节，所以应选d图图(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有值，因为灯泡标有“3.8 V,0.3 A”，因此，电压表选择，因此，电压表选择V1；电流表选择；电流表选择A1；滑动变阻器为

25、分压式接法，应选；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器总阻值较小的滑动变阻器R1.(3)根据根据RU/I得得A点电阻为点电阻为6.3 (结果为结果为5.96.5 都都对对)；B点电阻为点电阻为10 .6发光晶体二极管是用于电器上做指发光晶体二极管是用于电器上做指示灯用的一种电子元件它的电路符示灯用的一种电子元件它的电路符号如图甲所示，正常使用时，带号如图甲所示，正常使用时，带“”的一端接高电的一端接高电势，带势，带“”的一端接低电势某同学用实验方法探的一端接低电势某同学用实验方法探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压U和通过和通过它的电流它

26、的电流I的数据如表中所示的数据如表中所示.U/V00.40.81.21.62.02.42.62.83.0I/mA00.92.34.36.8 13.0 19.0 24.0 30.0 37.0图甲图甲 (1)在图乙中的虚线框内画出实验电路图在图乙中的虚线框内画出实验电路图(除电源、开关、除电源、开关、滑动变阻器外，实验用电压表：内阻滑动变阻器外，实验用电压表：内阻RV约为约为10 k，电流，电流表：内阻表：内阻RA约为约为100 )图乙图乙 (2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线特性曲线 图丙图丙(3)根据根据(2)中画出的二极管的伏

27、安特性曲线，简要中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系 发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小非线性减小【解析】【解析】(1)同时测定二极管上的电流和电压时，由欧同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在管的电阻是变化的，变化的范围大约在100500 之之间，故电流表的内阻对测量结果影响较大，利用电流间，故电流表的内阻对测量结果影响较大，利用电流表外接法

28、误差较小而测量数据应从表外接法误差较小而测量数据应从0开始，滑动变阻开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的数据器采用分压式接法，才能得到足够多的数据(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出可画出UI图线图线7某学习小组通过实验来研究电器元件某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安的伏安特性曲线他们在实验中测得电器元件特性曲线他们在实验中测得电器元件Z两端的电两端的电压与通过它的电流的数据如下表：压与通过它的电流的数据如下表：U/V0.000.200.501.001.502.002.50I/A0.000.100.200.300.360.380.40现备有下列器材现备有下列器材A低压直流电源：电压低压直流电源：电压6 V，内阻不计，内阻不计B电流表：量程为电流表：量程为00.6 A3 A，0.6 A内阻约为内阻约为10 ，3 A内阻约为内阻约为2 C电压表：量程为电压表：量程为03 V15 V，3 V内阻约为内阻约为7.2 k，15 V内阻约为内阻约为36 kD滑动变阻器：阻值为滑动变阻器：阻值为010 ，额定电