第七章恒定电流实验八描绘小灯泡的伏安特性曲

第七章恒定电流实验八描绘小灯泡的伏安特性曲第1页，课件共42页，创作于2023年2月【实验器材】

小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸.【实验步骤】1.连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图1所示电路.图1第2页，课件共42页，创作于2023年2月

2.测出小灯泡在不同电压下的电流

(1)闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到最左端,以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化;同时,这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.(2)移动滑动变阻器触头的位置,测出12组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格.第3页，课件共42页，创作于2023年2月3.画出伏安特性曲线

(1)在坐标纸上以U为横轴、以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.第4页，课件共42页，创作于2023年2月4.拆除电路,整理仪器

交流与思考:描绘出小灯泡的伏安特性曲线后,曲线上各点对应的曲线的斜率是否表示小灯泡在该电压下的电阻值?若是,说明理由;若不是,如何表示该电压下的电阻值?

由于电阻的定义式为R=,而不是R=,只有U与I为线性关系时才等于,在U与I为非线性关系时≠,所以各点对应的曲线斜率并不表示该电压下的电阻值.该电压下的电阻值应等于该点对应的电压与电流的比值.提示:第5页，课件共42页，创作于2023年2月【误差分析】1.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.2.在坐标纸上描点、作图带来误差.

交流与思考:观察小灯泡的伏安特性曲线,分析特点,并说明理由.

提示:由于小灯泡在电压较低时没有发光,灯丝温度较低,其电阻变化不明显,所以在伏安特性曲线的开始一段接近直线.但随着电压的不断增大,灯泡开始发光,温度变化很大,因此对应电阻值也变化很大,伏安特性曲线为曲线.第6页，课件共42页，创作于2023年2月【注意事项】1.电路的连接方式

(1)电流表应采用外接法:因为小灯泡的电阻较小,与0~0.6A电流表串联时,电流表的分压影响不能忽略.(2)滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化.2.闭合电键S前,滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置,可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化.同时,也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.第7页，课件共42页，创作于2023年2月3.I—U图线在U=1.0V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0V左右测绘点要密,否则将出现很大误差.4.电流表选择0.6A量程,电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定,即使用的若是“3.8V,0.3A”的小灯泡,选用电压表的15V量程,若使用“2.5V,0.6A”的小灯泡,则选用电压表的3V量程.5.保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值,读出I后立即断开开关.6.误差较大的点要舍去,I—U应是平滑曲线而非折线.第8页，课件共42页，创作于2023年2月典例剖析【例1】

某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,实验室提供了下表中的器材.小灯泡L(额定电压2.5V,额定电流250mA)直流电源E(电动势3V,内阻不计)电流表A1(量程300mA,内阻约0.5Ω)电流表A2(量程500mA,内阻约0.2Ω)电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)电压表V2(量程6V,内阻约6kΩ)滑动变阻器(最大阻值约10Ω)开关S,导线若干第9页，课件共42页，创作于2023年2月(1)为了使实验误差尽可能小,应选用的电流表是

,电压表是

.(2)若该同学已正确选用器材,并连接好部分实验电路.如图2所示,请在图中完成其余的电路连接,要求小灯泡两端的电压能在0~2.5V范围连续变化,且尽可能减少实验误差.图2第10页，课件共42页，创作于2023年2月(3)该同学在正确完成实验后得到如图3所示的伏安特性曲线,他从图线中得到“通过小灯泡的电流随电压的增大而增大”的规律.请你分析图线再写出两条规律:图3第11页，课件共42页，创作于2023年2月a.

;b.

.答案

(1)A1V1(2)如下图所示(3)通过小灯泡的电流与电压的变化关系是非线性关系;小灯泡的电阻随温度的升高而增大;小灯泡的功率随电压的增大而增大等第12页，课件共42页，创作于2023年2月【例2】某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯

泡的U—I图象,除导线和开关外还备有以下器材可供

选择:A.电流表(量程0.6A,内阻约为1Ω)B.电流表(量程3.0A,内阻约为0.2Ω)C.电压表(量程5.0V,内阻约为5kΩ)D.电压表(量程15.0V,内阻约为15kΩ)

E.滑动变阻器(最大阻值为200Ω,额定电流100mA)F.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)G.电源(电动势为6.0V,内阻约为1.5Ω)第13页，课件共42页，创作于2023年2月(1)实验中所用的电流表应选

;电压表选;滑动变阻器应选

.(只需填器材前面的字母代号)(2)将图4中的实物连接成实验所需的电路(有两根导线已经接好).实验开始时,滑动变阻器的滑片应该置于最

端.(填“左”或“右”)图4第14页，课件共42页，创作于2023年2月(3)经过正确的操作,测得的数据如下表:请在图5中描点画出小灯泡的U—I曲线.图5第15页，课件共42页，创作于2023年2月(4)若某干电池的端电压U与电流I的关系如图5中图线a所示,那么将本题中的小灯泡接在该干电池的两端时,小灯泡的实际功率是

W.答案

(1)ACF(2)实物图如下图所示左第16页，课件共42页，创作于2023年2月(3)U—I图线如下图中b所示(4)0.8第17页，课件共42页，创作于2023年2月创新实验【例3】要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA,最

大电压不超过7V)的伏安特性曲线，设计电路如图6所示.图中定值电阻R为1kΩ，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5Ω；电压表

(未画出)量程为10V，内阻约为10kΩ；电源电动势E为12V，内阻不计.图6第18页，课件共42页，创作于2023年2月(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：a.阻值0~200Ω,额定电流0.3Ab.阻值0~20Ω，额定电流0.5A本实验应选用的滑动变阻器是

(填“a”或“b”).(2)正确接线后，测得数据如下表：第19页，课件共42页，创作于2023年2月①根据以上数据，电压表是并联在M与

之间的(填“O”或“P”).②根据以上数据，画出该元件的伏安特性曲线.图7第20页，课件共42页，创作于2023年2月(3)画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图为(无需数值)

.图8第21页，课件共42页，创作于2023年2月解析(1)应选用0~200Ω的变阻器,调节范围大.(2)①从表中数据可估测待测元件的电阻,当U=6.16V时,I=0.06mA,则Ω≈100kΩrA=5Ω,所以考虑电流表内接,即电压表应并联在M与P之间.②描点、连线得伏安特性曲线如下图所示第22页，课件共42页，创作于2023年2月(3)UMO随MN间电压UMN的变化如下图所示答案

(1)a(2)①P②见解析图(3)见解析图第23页，课件共42页，创作于2023年2月素能提升1.有一规格为“220V,100W”的灯泡,现用一准确的欧姆表测其电阻,测量的结果是()A.大于484Ω B.等于484ΩC.小于484Ω D.无法确定

解析

是灯发热状态下的电阻.用欧姆表测量时,灯丝温度为室温,所以其阻值比484Ω小.C第24页，课件共42页，创作于2023年2月2.用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路,请将实物图9连线成为实验电路.

微安表A(量程200A,内阻约200Ω);

电压表V(量程3V,内阻约10kΩ)

电阻R0(阻值约20kΩ);

滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流1A);

电池组E(电动势3V,内阻不计);

开关S及导线若干.第25页，课件共42页，创作于2023年2月解析

由于可以看出R0 RA,故采用电流表内接法,画出电路原理如右图所示.把实物与原理图结合起来完成连线,注意电压表、电流表的正、负接线柱,保证电流从正接线柱进从负接线柱出.如下图所示.图9第26页，课件共42页，创作于2023年2月答案

见解析图第27页，课件共42页，创作于2023年2月3.现要测定一额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡(图10中用表示)的伏安特性曲线.要求所测电压范围0.1V~4V.图10第28页，课件共42页，创作于2023年2月现有器材:直流电源E(电动势4.5V,内阻不计);电压表V(量程4.5V,内阻约为4×104Ω);电流表A1(量程250mA,内阻约为2Ω);电流表A2(量程500mA,内阻约为1Ω),滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω),电键S,导线若干.如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是

,上面两个电路应该选用的是

.第29页，课件共42页，创作于2023年2月解析

本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验电路、实验器材的选取,通过计算才能选出,考查学生的实验设计能力,误差分析能力.由P=UI得Im=A=0.4A=400mA,所以电流表选A2.根据电流表、电压表内阻及小灯泡电阻之间的关系,由于RVR灯,电压表分流引起的误差远小于电流表分压引起的误差,选用电流表外接法,故选甲电路.答案

A2

甲第30页，课件共42页，创作于2023年2月4.如图11所示为某同学实验得到的一小灯泡灯丝的完整U—I曲线.在下面虚线方框中画出该同学实验

用电路图(根据电路图可得该小灯泡灯丝的U—I

关系完整曲线)并在图上标明所选器材的代号.第31页，课件共42页，创作于2023年2月A.电压表V1(0~3V,内阻5.0kΩ)B.电压表V2(0~6V,内阻8.0kΩ)C.电流表A1(0~0.6A,内阻3.0Ω)D.电流表A2(0~3A,内阻0.5Ω)E.滑动变阻器R1(30Ω,2A)F.滑动变阻器R2(100Ω,0.5A)G.学生电源(直流9V)及电键、导线等图11第32页，课件共42页，创作于2023年2月答案

如下图所示第33页，课件共42页，创作于2023年2月5.某同学用常规器材研究标有“3.8V,0.3A”字样的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系,先选择合理的电路再正确连线,闭合开关后进行实验,得到的数据如下表所示:第34页，课件共42页，创作于2023年2月根据这些数据:(1)在图12中画出实验电路图(图中的电源和开关已经画好).图12第35页，课件共42页，创作于2023年2月(2)在图13坐标系中,选取适当的标度,画出小灯泡的U—I图线(以U为纵轴).图13第36页，课件共42页，创作于2023年2月(3)U1=1.00V和U2=3.00V时小灯泡的电阻分别为R1=

Ω,R2=

Ω,其大小不同的原因是

.(4)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时,小灯泡的最大电阻是

Ω,最大电功率是