选修3-1实验小灯泡的伏安特性曲线

1、第八节第八节 描绘小灯泡的伏描绘小灯泡的伏 安特性曲线安特性曲线一、实验目的：一、实验目的：1 1、描绘小灯泡的伏安特性曲线、描绘小灯泡的伏安特性曲线2 2、分析曲线的变化规律并得出结论、分析曲线的变化规律并得出结论3 3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲、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；能正确选择适当的线，并由此计算相关物理量；能正确选择适当的仪表和器材，选择适当的量程和进行正确的实物仪表和器材，选择适当的量程和进行正确的实物连路连路二、实验原理：二、实验原理：1 1用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小

2、电珠两端的电压，测出多组出小电珠两端的电压，测出多组( (U U，I I) )值，在值，在U UI I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就可以得到小电珠的伏安特性曲些点连接起来，就可以得到小电珠的伏安特性曲线线小电珠小电珠(3.8 V,0.3 A)(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，当它与电流表的电阻很小，当它与电流表( (量程为量程为0.6 A)0.6 A)串联时，电流表的分压影响很大，串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小电珠的伏安特性曲线，即故为了准确地描绘出小电珠的伏安特性曲线，即测出测出U U、I I的值，

3、电流表应采用的值，电流表应采用外接法外接法；为使小电；为使小电珠上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应珠上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用采用分压式接法分压式接法滑动变阻器滑动变阻器ABCD2.2.滑动变阻器的两种接法：滑动变阻器的两种接法：滑动变阻器的两种接法是滑动变阻器的两种接法是限流式接法限流式接法和和分压式接分压式接法法，为减少伏安法测电阻的误差，测量时应在电，为减少伏安法测电阻的误差，测量时应在电路中接入滑动变阻器，以改变加在待测电阻两端路中接入滑动变阻器，以改变加在待测电阻两端的电压，即改变流过待测电阻的电流，从而达到的电压，即改变流过待测电阻的电流，从而达到多测几组数

4、据求其平均值以减少实验误差的目的多测几组数据求其平均值以减少实验误差的目的RXRA BC (D)RXR1)1)限流式接法限流式接法，如图所示：，如图所示：图中的滑动变阻器起限流图中的滑动变阻器起限流作用，滑片自作用，滑片自a a端向端向b b端滑端滑动时，电阻动时，电阻的电压变化的电压变化范围是范围是 -E -E ，电流，电流变化范围是变化范围是 - - ，可见此法，可见此法两端的两端的电压变化不是从零开始电压变化不是从零开始的，因此在合上开关前的，因此在合上开关前要使滑动变阻器所使用的阻值最大，因为这时要使滑动变阻器所使用的阻值最大，因为这时电流最小，对用电器就起到保护作用；此法通电流最小，

5、对用电器就起到保护作用；此法通常常采用采用大阻值大阻值的变阻器。的变阻器。注意电源内阻未考注意电源内阻未考虑，所以外电压等于电源电动势。虑，所以外电压等于电源电动势。RXPabRSEXXRRERXRREXRE2)2)分压式接法分压式接法，如图所示：，如图所示：电路中的滑动变阻器起分电路中的滑动变阻器起分压作用，压作用，滑片自滑片自a a端向端向b b端滑端滑动时，电阻动时，电阻的电压变化的电压变化范围是，电流变化范范围是，电流变化范围是，显然此法围是，显然此法两端的两端的电压变化是电压变化是从零开始的从零开始的，因此此法比限流式接法调节范围大，因此此法比限流式接法调节范围大；在合上开关前应使待

6、测电阻两端的电压最小，；在合上开关前应使待测电阻两端的电压最小，对用电器起到保护作用；此法通常对用电器起到保护作用；此法通常采用采用小阻值的小阻值的滑动变阻器滑动变阻器. .注意注意电源内阻未考虑，所以外电压等于电源电动电源内阻未考虑，所以外电压等于电源电动势。势。XREabRPRXSE3)3)如何选择连接形式如何选择连接形式一般选用一般选用限流式接法限流式接法，但在下列三种情形下，必，但在下列三种情形下，必须选择须选择分压式接法分压式接法：若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时必须采用分压式接法用电器的额定电流时必须采用分压式接法当

7、用电器的电阻远大于滑动变阻器的全值电阻，当用电器的电阻远大于滑动变阻器的全值电阻，且实验要求的且实验要求的电压变化范围较大电压变化范围较大（或要求测量多（或要求测量多组实验数据）时，必须选用分压式接法组实验数据）时，必须选用分压式接法要求电路中某部分电路的电压从要求电路中某部分电路的电压从零零开始可连续开始可连续变化时选用分压式接法变化时选用分压式接法三、实验器材：三、实验器材：小灯泡小灯泡(“4V,0.7A”(“4V,0.7A”或或“3.8V,0.3A”)“3.8V,0.3A”)、4V4V6V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干

8、、坐标纸和铅笔导线若干、坐标纸和铅笔四、实验步骤：四、实验步骤：1 1. .适当选择电流表，电压表的适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实图中所示的原理电路图连接好实验电路图验电路图2 2. .滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑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动片调至滑动变阻器的A A端端, ,电路经检查无误后，电路经检查无误后，闭合电键闭合电键S SAB3 3. .将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示的电路源、开关用导

9、线连接成如图所示的电路4.4.将滑动变阻器的触头移动到将滑动变阻器的触头移动到A A端端，闭合开关，调，闭合开关，调节滑动变阻器，读出并记录多组节滑动变阻器，读出并记录多组U U、I I数值，将测数值，将测量数据填入表格中，断开电键量数据填入表格中，断开电键S S5.5.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流流I I，横轴表示电压，横轴表示电压U U，用平滑曲线将各点连接起，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线来，便得到伏安特性曲线6.6.拆去实验线路，整理好实验器材拆去实验线路，整理好实验器材AB五五. .数据处理：数据处理：将实验中的将实

10、验中的U U、I I数据记入下表中：数据记入下表中：(1)(1)在坐标纸上以在坐标纸上以U U为横轴、为横轴、I I为纵轴建立坐标系，为纵轴建立坐标系，选取合适的标度选取合适的标度(2)(2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小电珠的一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小电珠的伏安特性曲线伏安特性曲线U/V00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4I/A0 I/AU/V0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.

11、4 2.6 2.8 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25.六六. .注意事项：注意事项：1 1、因本实验要作出、因本实验要作出IUIU图线，要求测出一组包图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法分压接法2 2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用验电路必须采用电流表外接法电流表外接法3 3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小、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灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值

12、（如个定值（如0.0.2 2V V）时，读取一次电流值；调节滑）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额不要超过小灯泡的额定电压定电压4 4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A A端端5 5、坐标纸上建立坐标系，纵、横坐标所取的标、坐标纸上建立坐标系，纵、横坐标所取的标度应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐度应该适当，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，不能画成折线标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线AB七、误差分析：七、误差分析：1 1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分、测量

13、电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的流，造成测得的I I值比真实值偏大值比真实值偏大2 2、描绘、描绘IUIU线时作图不准确造成的偶然误差线时作图不准确造成的偶然误差AB八、电流表和电压表的读数：八、电流表和电压表的读数：目前中学实验室学生用电流表和电压表可按下面目前中学实验室学生用电流表和电压表可按下面的方法读数：的方法读数：1.1.最小分度是最小分度是“1”“1”的仪器，测量误差出现在下的仪器，测量误差出现在下一位，按最小分度的十分之一估读一位，按最小分度的十分之一估读. . 1)1)最小分度是最小分度是0.1A0.1A的电流表（量程为的电流表（量程为3A3A）2)2)最小分度

14、为最小分度为0.1V0.1V的电压表（量程为的电压表（量程为3V3V） 都读到都读到小数点后两位小数点后两位 读数应为读数应为: :1.741.74A A若是若是0303V V档档最小分度为最小分度为0.10.1V V读数应为：读数应为：电压表读数电压表读数应估读到最小分度的十分之一应估读到最小分度的十分之一2.242.24V V2 2. .最小分度是最小分度是“2”2”或或“5”5”的仪器，测量误差出的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读一估读 1)1)最小分度是最小分度是0.02A0.02A的电流表的电流表（量程为（量程为0.6A0.6A）, ,读到读到小数点小数点后后2 2位位，应采用应采用1/21/2估读估读，即，即不足半格的舍去，多于半格不足半格的舍去，多于半格的按半格计算的按半格计算 2)