第2章 实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线

1、第二章恒定电流实验：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.内容索引知识探究题型探究达标检测知识探究1一、电流表的内接法和外接法的一、电流表的内接法和外接法的比较比较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IAIR电压表示数UVUR电流表示数IAIRIVIR误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用R测 R真R测 R真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，

2、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(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二、滑动变阻器两种接法的比较比较 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 一 ”的接法下上调压范围_E(不计电源内阻) E(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 ，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1

3、)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从 开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx 滑动变阻器的总电阻R0相差不多远大于 零三、测绘小灯泡的三、测绘小灯泡的伏安特性曲线伏安特性曲线1.实验原理用 测出流过小灯泡的电流，用 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(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、 、电压表、 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.图2电流表滑动变阻器电压表电流表3.实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流

4、表、电压表的 ，按图3所示的电路图连接好实物图.(注意开关应 ，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为 )(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.断开量程零次数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 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 轴弯曲的曲线.(2)分析：灯泡

5、灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变 ，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而 .平滑的曲线增大横大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 接法.(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 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.分压式外接2题型探究一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例例1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.现有下列器材供选择：A.电压表(05 V

6、，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3_(选填“甲”或“乙”)的电路图来完成实验，请说明理由：_.答案解析甲图3描绘小灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据因实验目的是要测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，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样小灯泡两端的电压可以从零开始调节，且能方便地测出多组数据.因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选05 V的A

7、，而舍弃015 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大.小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表应选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用 部分的长度线性关系差，故舍去，则应选E.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，故电流表采用了外接法.(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).答案A图3DE(3)请根据(1)中所选电路，把图4中所示的实验器材用实线连接成实物电路图.答案图4如图所示二、实验数据的处理例例2图5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

8、灯泡的额定电压为3 V.答案解析图5(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.见解析图与实物电路相对应的电路图如图所示.(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；左为保护电路安全，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.答案解析记录如下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灯丝的伏安特性曲线.答案解析见解析图编号12345678U/V0.200.601.001.401

9、.802.202.603.00I/A0.020 0.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线如图所示.(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_.答案解析先不变，后逐渐增大从图线上可以得知，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.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.020 0.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮

10、 正常发光图线表明导体的电阻随温度的升高而_.答案解析增大图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.020 0.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光小灯泡正常工作时的电阻约为_.(保留到小数点后一位)答案解析14.6 编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.020 0.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮

11、 正常发光根据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 .总结提升总结提升1.首先要根据表中数据选择合适的标度；2.描点后用平滑的曲线连接，个别偏离较远的点应舍去.达标检测31.在图6中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是A.甲图的接法叫电流表外接法， 乙图的接法叫电流表内接法B.甲中R测R真，乙中R测R真C.甲中误差由电压表分流引起， 为了减小误差，应使RRV，故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使RRA，故此法测较 大电阻好图612答案解析题图甲叫做电流表的外接法，题图乙叫做电流表的内接法，A正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R 可知，R测R真；R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大.由R 得R测R真，R越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B错误，C、D正确；故选B.122.在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电