测绘小灯泡伏安特性曲线实验

1、实验：测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并分析其规律。,1.根据欧姆定律，用电流表和电压表分别测出小灯泡在不同电压下的电流，建立IU坐标系，描出的点用平滑的曲线连接起来即得到小灯泡的伏安特性曲线。,二、实验原理：,2.电流表外接:因为小电珠(2.5V,0.3 A)电阻很小,如果电流表内接,电流表分压明显,误差明显较大.为较为准确测出电压、电流,电流表采用外接法.,滑动变阻器采用分压式:使电压能从0开始连续变化.,3.滑动变阻器的限流接法和分压接法,4.仪器选择的三个原则,安全性原则:通过电源、电流表、电压表、电阻等的电流不能超过其允许的额定值.,精确性原则:根据

2、实验需要,选取精度合适的仪器,以尽可能减小实验误差.电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一.,操作方便:所选仪器在实验时应调节方便,易于操作.如本实验中滑动变阻器分压接入电路,应选用小电阻滑动变阻器。只有这样,在移动滑片调节电路时,相应用电器上的电压变化才会均匀、明显;如果选择大电阻的滑动变阻器,就会出现在移动滑片调节时,刚开始时用电器上的电压几乎不变,过了某位置后又迅速增大的现象,不易于操作.,三、实验器材,2.5V、0.3A的小灯泡； 4V-6V的学生电源(或3-4个干电池组成的电池组)；0-10的滑动变阻器； 0-3V的电压表； 0-0.6A的电流表； 开关一个；导线若干；,电流表

3、、电压表(非理想电表) 的接法： 电流表内接； 2.滑动变阻器的接法： 滑动变阻器并联接入电路分压电路。,四、实验电路,五、实验步骤,2测出小电珠在不同电压下的电流 (1)滑动变阻器触头应移到最左端，闭合开关S。这样做时为了使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝,1连接电路 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电路,(2)移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由小到大逐渐改变，在灯泡额定电压范围内测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.,3断开开关，拆下导线，将仪器恢复原样。,4.画出

4、伏安特性曲线 (1)在坐标纸上以I为纵轴、以U为横轴，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电珠的伏安特性曲线,当电压U比较小的时候，图线斜率不变，灯丝电阻不变； 当电压升高以后，图线斜率逐渐减小，小灯泡的电阻随着电压的升高(灯丝温度随之升高)而增大；原因是金属的电阻率随温度的升高而变大。,六、数据分析,1电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻很小，与00.6 A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

5、小电珠两端的电压能从零开始连续变化,2闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝,七、注意事项,3UI图线在U1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差,4电流表选择 0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“2.5 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的3 V量程，,6误差较大的点要舍去，UI图线应是平滑曲线而非折线，且横纵坐标标度适中。,5保持小电珠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,1由于

6、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,八、误差分析,(2011 年深圳一模)有一个额定电压为 2.8 V，功率约为 0.8 W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的 IU 图线如图所示，有下列器材供选用：,A电压表(03 V，内阻 6 k) B电压表(015 V，内阻 30 k) C电流表(03 A，内阻 0.1 ) D电流表(00.6 A，内阻 0.5 ) E滑动变阻器(10 ，2 A),F滑动变阻器(200 ，0.5 A) G蓄电池(电动势 6 V，内阻不计),(1)画出实验电路图， 电压表应选用_， 电流表应选用_， 滑动变阻器应选用

7、_ (用序号字母表示),A,D,E,零起必分压,(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_. (3)若将此灯泡与电动势 6 V、内阻不计的电源相连，要 使灯泡正常发光，需串联一个阻值为_的电阻,10,11.4,当U=2.8V，I=0.28A,额定电压为 2.8 V，功率约为 0.8 W 的小灯泡,例1、某学生用如下图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，小灯泡标有 “3.8 V，1 W”的字样，电池组电动势为4.5 V（内阻不计），滑动变阻器有两种规格：R1标有“10 ，2 A”，R2标有“100 ，20 mA”测量时要求小灯泡两端的

8、电压从零开始，并测多组数据,(1)滑动变阻器应选用 ,R1,(2)开始实验前他的实物接线如下图甲所示，请指出该学生实物接线中的错误有哪些？ a ； b ； c ； d ,电流表选择量程太大,滑动变阻器采取限流接法；,导线接在变阻器的滑动触头上；,电压表采取串联接入,请就此在下图乙中进行正确的连接,例2 一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”字样现用如图所给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1. 已知：滑动变阻器最大阻值为10 ； 电源电动势为12 V，内阻为1 ； 电流表内阻约为1 ， 电压表的内阻约为10 k. (1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用_(选填“内接”或“外接”)法滑动变阻器的连接方式应采用_(选填“分压式”或“限流式”),(2)画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差),外接,分压式,烧表必分压,(3)用笔画线当导线，根据设计的电路