特别策划实验：描绘小电珠的伏安特性曲线.ppt

1、特别策划(一)实验：描绘小电珠的伏安特性曲线,1描绘小电珠的伏安特性曲线时，用_测出流 过小灯泡的电流，用_测出小灯泡两端的电压，测 出多组(I，U)值，在 IU 坐标系中描出各对应点，用一条平滑 曲线将这些点连接起来，就可以得到小灯泡的伏安特性曲线 2小灯泡“3.8 V 0.3 A”的电阻很小，当它与电流表(量 程为 0.6 A)_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，电流表应采用_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 _接法,电压表,串联,电流表,外,分压式,3 如图 T1 1 所示：当电流表接 3 A 量程时，读数是,_，电压表接

2、15 V 量程时读数是_,图 T11,解析：03 A 挡电流表的最小刻度值为0.1 A，估读到0.1A， 故图中读数为1.72 A；015 V 电压表的最小刻度值为 0.5 V， 图中读数为10.8 V.,1.72 A,10.8 V,4选项所列的四个图象中，能正确地表示小电珠 U、I 之,间的函数关系的是(),C,解析：此图象描述 I 随 U 变化的规律，由于金属导体的电 阻率随温度的升高而增大，从而使小电珠灯丝的电阻随温度的 升高而增大，因而它的伏安特性线是曲线，由欧姆定律知 U 越 大，I 越大，温度越高，对应的电阻越大，选 C.,描绘小电珠的伏安特性曲线,【实验目的】,(1)练习电压表、

3、电流表、滑动变阻器的使用 (2)描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律 (3)学会利用图象处理实验数据,【实验原理】,(1)原理图：如图 T12 所示,(2)原理：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(I，U)值，在 IU 坐标系中描出 各对应点，用一条平滑曲线将这些点连接起来，就可以得到小 灯泡的伏安特性曲线,图 T12,【实验器材】,小灯泡、46 V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、,导线若干、开关 【实验步骤】,(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 T12 所示电路,(2)测出小电珠在不同电压下的电流

4、,闭合开关 S 前，滑动变阻器触头应移到最左端,移动滑动变阻器触头的位置，测出多组不同的电压值 U,和电流值 I，并将测量数据填入表格.,特别提醒：IU 图线在 U01.0 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,(3)拆除电路，整理仪器,【数据处理】,(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，就得到了小电珠的,伏安特性曲线,【注意事项】,(1)电路的连接方式,电流表应采用外接法：因为小电

5、珠的电阻较小，与电流,表串联时，电流表的分压影响不能忽略,滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两,端的电压能从零开始连续变化,(2)滑片位置：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，使开关闭合时小电珠电压能从零开始 变化，同时也可防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏 灯丝,(3)电流表选择 0.6 A 量程“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选,用电压表的 15 V 量程；“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压,表的 3 V 量程 (4)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 (5)误差较大的点要舍去，IU 图

6、线应是平滑曲线而非折 线,要点 1 实验器材的选取及电路的选择,仪器选择的一般顺序是先易后难首先确定出必须使用而 又不必选择的仪器，然后以其为突破口，根据电路要求和电路 计算，选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的 量程待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量 程的电流表和电压表的重要依据,【例 1】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，使用,的小电珠为“6 V,3 W”，其他可供选择的器材有：,电压表 V1(量程 6 V，内阻 20 k) 电压表 V2(量程 20 V，内阻 60 k) 电流表 A1(量程 3 A，内阻 0.2 ) 电流表 A2(量程 0.6 A，内阻 1

7、 ) 变阻器 R1(01 000 ，0.5 A) 变阻器 R2(020 ，2 A) 学生电源 E(68 V) 开关 S 及导线若干,实验中要求电压表在 06 V 范围内读取并记录下 12 组左 右不同的电压值 U 和对应的电流值 I，以便作出伏安特性曲线， 在上述器材中 ， 电流表应选用 _ ， 变阻器应选用 _在下面的方框中画出实验的原理图,解析：小灯泡额定电压为 6 V，额定电流为 0.5 A，即允许 通过小灯泡的电流最大不超过 0.5 A，最大电压不超过 6 V在 选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则是 量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量,U2 62,

8、程越小测量越精确，故电流表应选 A2，电压表应选 V1；滑动变 阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则“安全”即 流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流“方便” 即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻，本 实验中的小灯泡在正常工作时电阻为 R 灯,P 3,12 ，故应选用 R2.连接电路时，,变阻器采取分压式，电流表外接，原理如图,T13 所示,图 T13,答案：A2 R2 如图 T13 所示,【触类旁通】,1一只小灯泡，标有“3 V 1.5 W”字样现要描绘小灯,泡 03 V 的伏安特性曲线实验器材有：,A最大阻值为 10 的滑动变阻器,B电动势为 6 V、内阻约为 1.0 的电源,C

9、量程为 0.6 A、内阻约为 1.0 的电流表 A1 D量程为 3 A、内阻约为 0.1 的电流表 A2 E量程为 3 V、内阻约为 6 k的电压表 V1 F量程为 15 V、内阻约为 10 k的电压表 V2 G开关、导线若干,(1)电压表应选用_；电流表应选用_ (2)在该实验中，设计了如下图所示的四个电路为了减小 误差，应选取的电路是_(将选项代号的字母填在横线 上),E,C,C,要点 2 实物图连线,分压电路的实物连接是学习的难点，连线时可先连电源 开关滑动变阻器两端(阻值最大)，再连接待测电阻支路，最 后将伏特表并联到 Rx 两端连图时要尽量按照电流的流向，先 “串”后“并”，先“干路

10、”后“支路”，同时也要注意电压表和电流表 接线柱的“”、“”必须注意以下两点：连线不能交叉;必须 把线接在接线柱上,【例 2】现在要测量一只额定电压为 U3 V 的小电珠 L 的,额定功率 P(约为 0.3 W)实验室备有如下器材：,电流表 A1(量程 200 mA，内阻 r110 ) 电流表 A2(量程 300 mA，内阻约为几欧姆) 定值电阻 R(10 ),滑动变阻器 R1(0100 ，0.5 A) 电源 E(E5 V，内阻 r1 ) 单刀开关一个、导线若干,(1)设计出实验电路(画在下面的方框中),图 T14,(2)按(1)中设计的电路图把图 T14 中仪器连接起来 (3)写出主要的操作

11、步骤：,150 mA，故用 A1 和 R,解析：本实验中要测灯泡电压，但没有电压表，要用电流 表和定值电阻来代替，灯泡的额定电压为 3 V，则流过电流表,和定值电阻的电流最大值为 Im,U Rr1,答案：(1)如图 T15 所示 (2)如图 T16 所示,图 T15,图 T16,代替电压表,(3)按设计好的电路图连接好电路，开关 S 闭合前，滑动 变阻器的滑片 P 移至阻值最大的位置,闭合开关 S，移动滑片 P，使电流表 A1 的示数 I1,U Rr1,3 1010,A150 mA，使小电珠正常发光，同时记下此时电流,点评：电流表和定值电阻(电阻箱)串联可代替电压表，电 压表和定值电阻(电阻箱

12、)并联可代替电流表,表 A2 的示数 I2. 断开开关 S，拆除电路，整理仪器,【触类旁通】,2如图 T17 所示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：,图 T17,A待测电阻 Rx(约 100 ),B直流毫安表(量程 010 mA，内阻 50 ) C直流电压表(量程 03 V，内阻 5 k) D直流电源(输出电压 4 V，内阻不计),E滑动变阻器(阻值范围 015 ，允许最大电流 1 A) F开关 1 个，导线若干条,根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线,图 4,要点 3 数据处理，画伏安特性曲线,【例 3】某同学在测绘额定电压为 2.5 V 的小灯

13、泡的 IU,特性曲线的实验中测得有关数据如下表：,根据表中的实验数据，在图 T18 中画出小灯泡的 IU,特性曲线,图 T18,解析：适当建立标度，描点如图 T19 所示,图 T19,答案：如图 T19 所示,【触类旁通】,3一个小灯泡的额定电压为 2.0 V，额定电流约为 0.5 A，,选用下列实验器材描绘小灯泡的伏安特性曲线,电源 E1：电动势为 3.0 V，内阻不计 电源 E2：电动势为 12.0 V，内阻不计,电压表 V：量程为 03 V，内阻约为 10 k 电流表 A1：量程为 03 A，内阻约为 0.1 电流表 A2：量程为 00.6 A，内阻约为 0.6 ,滑动变阻器 R：最大阻

14、值为 10 ，额定电流为 1.0 A 开关 S，导线若干,用实验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡的电流和电,压)：,(1)实验中电源应选用_；电流表应选用_ (2)在下面虚线框中画出实验电路图,(3)在下面坐标系中画出小灯泡的 UI 曲线,图 T110,分压接法；R灯 4，电流表要外接，测量电路如图5所示,(4)若将本题中的小灯泡接在电动势是 1.5 V、内阻是 1.0 的电池两端，则小灯泡的实际功率是_(若需作图，可直 接画在坐标系中),解析：(1)因小灯泡的额定电压为 2.0 V，所以电源选 E1，,又因小灯泡的额定电流约为 0.5 A，故电流表选 A2.,(2)因为小灯泡的电压从

15、 0.2 V 开始，所以滑动变阻器要用,U,I,(4)设小灯泡的电压为 U，电流为 I，由闭合电路欧姆定律 得：U1.5I，作出电源 UI 图象与小灯泡的 UI 曲线，交 点坐标为小灯泡工作时的电压和电流，两者之积为小灯泡的实 际功率,(2)如图 5 所示 (4)0.44 W,答案：(1)E1 A2 (3)如图 6 所示 图 5,图 6,1电流表内、外接的判断,(3)试探法：按图 T111 所示接好电路，让电压表的一接 线柱按电路连接好，另一接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如 果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则 可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电

16、 压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法,图 T111,2滑动变阻器的分压、限流式接法,3.误差的分析及注意事项,(1)本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路,必须采用电流表外接法,(2)本实验要作出 IU 图线，要求测出一组包括零在内的,电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法,(3)为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于使,加在待测电路电压最小端,(4)加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压,记忆口诀：电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻 要分压，电流表外接减误差，电压从零开始变，IU 坐标连曲 线，要对图线细研究，得出规律记心间,【例 4】表格中所列数据是测量小

17、灯泡 UI 关系的实验数,据：,图 T112,(1)分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图,_(填“甲”或“乙”),(2)在方格纸内画出小灯泡的 UI 曲线分析曲线可知小 灯泡的电阻随 I 变大而_(填“变大”、“变小”或“不 变”),(3)如图丙所示，用一个定值电阻 R 和两个 上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不 计、电动势为 3 V 的电源上已知流过电阻 R 的电流是流过灯泡 b 电流的两倍，则流过灯泡 b 的电流约为_A.,图 T113,解析：(1)由小灯泡 UI 关系的实验数据可得，电路中灯 泡两端的电压可调为 0，只有甲电路具有此功能，而乙图的电 路不具此功能,(2)UI

18、 曲线如图 T114 所示，由所做出的 UI 曲线知， 曲线上各点与原点连线的斜率越来越大，说明灯泡的电阻越来 越大,图 T114,答案：(1)甲 (2)如图 T114 所示 变大 (3)0.07,【触类旁通】,4(2012 年茂名一模)小明同学用下列器材描绘额定电压为 3.0 V 的小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始)，并研 究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题,A电流表(0.6 A,1 ) B电压表(3 V,1 k),C滑动变阻器(10 ，1 A) D电源(4 V，内阻不计),(1)用笔画线代替导线，将图 T115 中的实验仪器连成完,整的实验电路,图 T115,(2)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于_端(填,“a”或“b”),(3)闭合开关，变阻器的滑片向 b 端移动，电压表的示数逐 渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为_,(4)排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯 泡 IU 图象如图 T116 中实线所