实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线实验：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.一、电流表的内接法和外接法的比较1.两种接法的比较法电压表示数VVRAR误差分析ARARUUARUUARARAR压作用误差来源压作用误差来源2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法：当RR时，采用内接法，当RR时，采用外接法，即大电阻用内接法，小xAxV电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.xxxAVAVRR时，两种接法效果相同.AV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.二、滑动变阻器两种接法的比较分压式采用“一上一下”的接法采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法0~E(不计电源内阻)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R远大于xR＋R＋~E(不计电源内阻)x负载电阻的阻值R与滑动变xx适用情况适用情况化不要求从零调起滑动变阻器的总电阻R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线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I－U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2.实验器材学生电源(4~6V直流)或电池组、小灯泡(“4VA”或“VA”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.3.实验步骤定电流表、电压表的量程，按图3所示的电路图连接好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次数12345678整理好器材.4.数据处理(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.注意事项应采用分压式接法.折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去.一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择VW伏安法描绘这个灯泡的I－U图线.现有下列器材供选择：A.电压表(0~5V，内阻10kΩ)B.电压表(0~15V，内阻20kΩ)C.电流表(0~3A，内阻1Ω)D.电流表(0~A，内阻Ω)(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用的实验器材用实线连接成实物电路图.IU图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据ADE(3)如图所示解析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4V，则电压表选0~5V的A，而舍弃0~15V的B，因最大阻值远大于小灯泡内阻8Ω，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错误!＝20倍，电压表内阻是小10×103灯泡电阻的8＝1250倍，故电流表采用了外接法.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，已知小灯泡的额定电(1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.①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；②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伏安特性曲线.编号编号12345678小灯泡发不亮微亮逐渐变亮正常发光光情况①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___________________.②图线表明导体的电阻随温度的升高而________.为________.(保留到小数点后一位)答案(1)见解析图(2)①左③见解析图(3)①先不变，后逐渐增大②增大③Ω解析(1)与实物电路相对应的电路图如图所示.关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端.(3)①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.②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.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.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>R，乙中R<R测真测真CRR，故此法测较小电阻好VD.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使RR，故此法测较大电阻好A答案B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U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U2.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(1)实验中滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”).(2)某同学已连接如图7所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.x1.有一未知电阻R，为较准确地测出其阻值，先后用图1中甲、乙两种电路进行测试，利x用甲图测得的数据是“VmA”，而用乙图测得的数据是“VmA”，那么该电阻测得的较为准确的情况是()答案D解析由于|U|＝错误!＜错误!＝错误!，即电流表的变化大，电压表的分流作用大，根U据试触法的原则，可知用电流表内接法比较准确，用题图乙电路，此时电阻为R＝I＝错误!2.要测绘一个标有“3VW”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加电动势为V)；电流表(量程为0~250mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0~3V，内阻约3kΩ)；开关一个、导线若干.B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流A)答案(1)A(2)B解析(1)根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器，故选A.R15R3000Ax(2)在(1)中已经明确了控制电路，然后要选择电流表的接法，题中Rx＝5＝3，而RVAx＝200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，3.图2是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.2(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图3中的①、②、③、④所示，电流表量程为A，电压表量程为3V.所示读数为：①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________.答案见解析解析(1)由实物连接图可知电路图如图所示.(2)电流表量程为A时，最小刻度为A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为A，②表示数为A；电压表量程为3V，最小刻度为V，应估读到V，所以③表示数为V，④表示数UVRIΩ，R2＝错误!＝错误!Ω＝Ω.1A.小灯泡(额定电压为V，额定电流约为A)B.电流表A(0~A，内阻约为Ω)C.电压表V(0~6V，内阻约为5kΩ)D.滑动变阻器R(0~10Ω，2A)1E.滑动变阻器R(0~100Ω，A)F.电源(6V，内阻不计)G.开关及导线若干12(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4甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的U－I图像，根据图像可知小灯泡的电阻随着电大”、“减小”或“不变”).答案(1)R(2)如图所示(3)增大1解析“测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，采用电流表外接法.根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大.5.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6V的电源，额定电压为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.要求能测出尽可能(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V，若要测量小灯泡的额定(4)图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______________________________________.答案(1)连线如图(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大解析(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，采用电流表的外接法，这样误差较小.