实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的

描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律.

二、实验原理

1.用电流表测出通过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-I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，就可得到小灯泡的伏安特性曲线.2.小灯泡（3.8V，0.3A）的电阻很小，当它与电流表（量程为0.6A）串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，即测出U、I的值，电流表应采用外接法；为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法.三、实验器材

小灯泡（3.8V，0.3A）一只，电压表（0~3V~15V）、电流表（0~0.6A~3A）各一只，滑动变阻器一只，学生低压直流电源（或电池组）、开关一只、导线若干、坐标纸、铅笔.

四、实验电路图五、实验步骤电路图1.连接电路将灯泡、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.2.测出小灯泡在不同电压下的电流（1）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到最左端，以使开关闭合时灯泡两端的电压能从零开始变化.同时，这样做也可防止开关刚闭合时灯泡两端的电压过大而烧坏灯丝.

（2）改变滑动变阻器滑片的位置，测出14组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.3.画出伏安特性曲线（1）在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系.（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点.（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜）（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.4.拆除电路，整理仪器六、实验注意事项

1.由于小灯泡的电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.

2.因本实验要作出I-U图线，要求测出电压从零变化至U额的多组数据，因此滑动变阻器要采用分压式接法.

3.开关闭合前滑动变阻器的滑片应移到图中的左端，调节滑片时要注意电压不能超过小灯泡的额定值.4.实验中各组读数要选择均匀，间隔大致相等，作图时两坐标轴的标度要适当，使图线不会偏向一边或过小或过大.5.画I-U曲线时，不能画成折线，而应画成平滑的曲线，偏差较大的点应舍弃.实验：测定金属的电阻率1.掌握电流表、电压表的使用原理及读数方法，滑动变阻器在电路中的两种连接方法.3.测定金属的电阻率.2.练习使用螺旋测微器一、实验目的二、实验原理

由电阻定律可知，金属的电阻率.因此测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可算出金属导线的电阻率.

三、实验器材被测金属导线、刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关及导线若干.

四、实验步骤

1.用螺旋测微器在被测金属导线的三个不同位置各测一次直径，求出d的平均值.

1.构造：图为常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在G上.螺旋测微器

2.原理：精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确到0.01mm，还可以估读到0.001mm（即毫米的千分位），因此螺旋测微器又称为千分尺.

3.读数方法：先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读），即有：测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度（注意单位为mm）.如图所示固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为14.5格，最后的读数为：2.0mm+14.5×0.01mm=2.145mm练习螺旋测微器2.按图所示的电路图连接好电路.SRxRAV3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度L.4.把滑动变阻器的滑片调节到使电压表和电流表的示数为零的位置，电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电流表和电压表的示数I和U的值，记录在表中.断开S，做出I-U图像，求出电阻R的值.5.将测得的R、L、d的值代入电阻率的计算公式计算出金属导线的电阻率.ρ=五、实验注意事项1.用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同的位置各测一次，求其平均值；用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，应反复测量三次，求其平均值.2.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此采用电流表外接法.3.用伏安法测电阻时，通过金属导线的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验中逐渐增大.4.无论滑动变阻器采用限流接法还是分压接法，可根据实验要求或提供的器材规格进行选择.5.为了准确地求出电阻R的值，可采用I-U图象法求出其阻值.六、误差分析

1.测量电路中电流表和电压表对电阻测量的影响.由于本实验采用电流表外接法，所以R测＜R真，由，所以ρ测＜ρ真.

2.通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化.

3.另外直径测量、长度测量、读数等人为因素也是误差的来源之一.

例1

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有标有“6V

1.5W”字样的小灯泡、导线和开关外，还有下列器材：

A.直流电源（6V，内阻不计）；

B.直流电流表（量程为3A，内阻0.1Ω以下）；

C.直流电流表（量程为300mA，内阻约为5Ω）；

D.直流电压表（量程为10V，内阻约为15kΩ）；

E.滑动变阻器（10Ω，2A）；

F.滑动变阻器（1kΩ，0.5A）.实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.

（1）实验中电流表应选用_______，滑动变阻器应选用______.（均用序号表示）

（2）在虚线框内画出实验电路图.

图50-3甲

（3）试将图50-3甲所示的器材连成实物电路.

仪器的选择与电路的设计

1.电学实验中仪器的选择方法

（1）基本原则①安全——不损坏实验器材.②精确——尽可能减少实验误差.③方便——便于实验操作、读数和数据处理.

（2）实验仪器的选取①电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流.②用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流.③电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应指到满偏刻度的1/3至满偏之间的位置为宜.2.滑动变阻器的两种接法及选择方法下列三种情况下，必须选择分压式连接方法．(1)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法．(2)若滑动变阻器总电阻比待测电阻的阻值小得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式电路．滑动变阻器总电阻为待测电阻的阻值的2～5倍时，比较适合限流。(3)若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式电路．3、内接法与外接法的选择方法当Rx》RA时，采用内接法，当Rx<<RV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”．

例2、现在需要精确测量电阻约为10Ω电阻丝的电阻率.实验室备有下列器材：

A.量程为0.6A、内阻为0.5Ω的电流表；B.量程为3A、内阻为0.1Ω的电流表；

C.量程为3V、内阻为6kΩ的电压表；D.量程为15V、内阻为30kΩ的电压表；

E.阻值范围为1kΩ的滑动变阻器R1；

F.阻值范围为50Ω的滑动变阻器R2；

G.蓄电池的电动势为4V，内阻很小；H.开关一个，导线若干.为使测量结果尽可能准确，电流表应选用_____，电压表应选用_____，

滑动变阻器应选用_____.（填仪器的代号）

请设计出最恰当的实验电路进行实验测量。

若电流表的示数是I，电压表的示数是U，则该电阻丝的电阻率ρ=_____.4、用伏安法测量一个定值电阻的阻值，器材如下：

（1）待测电阻RX（约50Ω）

（2）直流电流表（0-0.6A，内阻10Ω）

（3）直流电压表（0-3V，内阻5KΩ）

（4）直流电源（恒定输出电压3V）

（5）滑动变阻器（0-10Ω，最大电流1A）

（6）开关1个，导线若干

为使实验顺利进行，请你设计出本实验的电路图，并连接好实物图。RX实物图SR滑vRXＡ电路图5、如图，为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下:①待测电阻Rx(约100Ω)②直流毫安表(量程0～10mA，内阻50Ω）③直流电压表(量程0～3V，内阻50KΩ④直流电源(输出电压4V，内阻可不计）⑤滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A)⑥开关一个，导线若干条根据器材的规格和实验要求，画出实验的电路图，并在本题的实物图上连线解：由RV/Rx=50>Rx/RA=2，所以测量电路采用电流表外接法。又因为限流电路最小电流Imin=E/（Rx+RA+R）≈24mA>10mA超过了电流的量程，所以滑动变阻器采用分压式