描绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt

描绘小灯泡的伏安特性曲线 卢宗长 1 一、伏安法测电阻 1、电流表外接法 要点: （1）电流表外接法时测量值小于真实值； （2）产生误差的原因是电压表的分流作用 （3）当RV远大于被测电阻R时可用电流表外接法 A V Rx 2 2、电流表内接法 要点: （1）电流表内接法时测量值大于真实值； （2）产生误差的原因是电流表的分压作用 （3）当RA远小于被测电阻R时可用电流表内接法 A V Rx 3 接法限流式接法 分压式接法 电路 特点 适用 条件 二、限流式和分压式电路 用电器R0与滑动变阻器R的 部分电阻串联，另一部分不 起作用。 R0电压的可调范 围为 用电器R0与滑动变阻器R的部 分电阻并联后，再与另一部分 串联。R0电压的可调范围为0 不要求R0上的电压能调至零 。 ;滑变电阻较大时 要求电压能从零开始逐渐增大; 被测部分的电压变化范围尽可 能大;多测量几组数据等.滑变小 4 三、电流表和电压表 1、量程和内阻 学生实验中用的直流电流表的量程为00.6A 3A，内阻一 般在1 以下。 （毫安表的内阻一般在几欧几十欧） 直流电压表的量程为03V15V，两个量程的内阻分别为 3k 和15k 。 2、使用时应注意以下几点： 选择合适的量程：根据被测电流或电压值的大小选择量程， 使得指针偏转角度适中 ; 电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端 。电表的“+”、“-”接线柱不能接反; 读数时应使视线垂直于刻度表面 ，注意估读方法。 5 3、读数的基本原则是： 凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下 估读一位（估读的这位是不可靠数字）； 凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在 的这一位，不再往下估读。 电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针 必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电 阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接 读出的，不再向下估读。 6 解：03V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下 估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差， 读成1.14V1.17V之间都算正确）。 015V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读 到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。 【例1】下图是电压表的 刻度盘。若当时使用的是 该表的03V量程，那么 电压表读数为多少？若当 时使用的是该表的015V 量程，那么电压表度数又 为多少？ 7 解：若是03A档，最小分度为0.1A，是10分度的，因此要向 下估读一位，读数应为 1.75A 若是00.6A档，最小分度为0.02A，不是10分度的，因此 只要求读到0.01A这一位，读数应为 0.35A 【例1】下图是电流表的刻度 盘。若当时使用的是该表的0 3A量程，那么电流表读数为 多少？若当时使用的是该表的 00. 6A量程，那么电流表度 数又为多少？ 8 三.描述小灯泡的伏安特性曲线 【实验原理】 根据部分电路欧姆定律 ，可得 ，即在I-U坐标 系中，图线的斜率等于电阻的倒数。 【实验器材】 低压电源（46V直流），小电珠（“4V 0.7A”或“3.8V 0.3A”），电流表（内组较小），电压表（内组很大），开关 和导线。 B C A S A V 【实验步骤】（1）连接电路：确定电 流表、电压表的量程，照图连好电路 。（注意开关应断开，滑动变阻器与 灯泡并联部分电阻为零）。 9 （2）测量数据：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和电流I值。 （3）多次测量：用同样的方法测量并记录约12组U值和I值。 （4）归整器材：断开开关S，整理好器材。 （5）描绘图线：在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立 直角坐标系，并根据表中数据描点，连接各点得到I-U图线， （注意：连接各点时，不要出现折线） 【结论】 描绘出的图线是一条 线。它的斜率随电压的增大而 ，这表明小灯泡的电阻随电压（温度）升高而 。 曲 减小 增大 10 2、怎样描绘实验图线？ 运用图象法处理数据能直观地表达物理 规律，减小偶然误差。 （1）建立坐标：一般以横坐标代表自变 量，以纵坐标代表因变量，在轴的末端 箭头旁注明代表的物理量及其单位。 （2）选取标度：选取适当的坐标轴的标 度，使横轴与纵轴的全长接近相等，图 线大约分布在正方形区域内。 （3）描点连线：数据点用“”或“ ”符号标明。描线应该用直尺或曲 线板，描出的线应是光滑的直线或曲线。连线时应尽量使图线通 过或接近数据点，个别严重偏离的点应舍弃，应使其余的点尽量 比较均匀地分布在图线两侧。 11 B C A S A V 要点（1）小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而 增大，所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两 端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须 选用分压接法； （2）必须用电流表外接法。 12 【例1】某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实验 中所测得的数据，分别绘制了I-U图线，如图所示，下列说 法正确的是( ) A图（1）的元件可以作为标准电阻使用 B图（2）的阻值随电压升高而增大 C图（3）的阻值随电压升高而增大 D只有图（2）才是可能的。 AB 13 【例2】表格中所列数据是测量小灯泡 U-I关系的实验数据 ： (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”）； U（V ） 0.00.20.51.01.52.02.53.0 I（A）0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215 甲 14 （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3V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 （2）在方格纸内画出小 灯泡的U-I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”）； 0.7 变大 E= Ua +Ub，Ia=3Ib，当且仅当Ib=0.07A时， Ia=3Ib=0.21A Ub=0.3V， Ua=2.7V。 15 3、实验步骤：设计电路实物连 接改变电压电流并记录数据描绘 曲线折除电路归整器材 B C A S A V 二、描绘小灯泡的伏安特性曲线 1、实验目的：了解小灯泡伏安特性练习分压电路的连接。 2、实验器材：电压表、电流表、小灯泡（3.8V 0.3A）、滑动 变阻器电源、电键、导线。 16 4、注意事项 灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动 变阻器必须选用分压接法。 开始时滑动触头应该位于使小灯泡两端的电压为零的一端 。 若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用0- 0.6A量程；电压表开始时应选用0-3V量程，当电压调到接近 3V时，再改用0-15V量程。 17 5、图象：由实验数据作出的I-U曲线如右，说明灯丝的电 阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而 增大。（若用U-I曲线，则曲线的弯曲方向相反。） 6、误差分析 读数时的视觉误差。 由于电压表的分流，使电流 表的示数总大于流过小灯泡的 这时电流，从而产生误差。 U/V I/A O 18 【例3】（04上海卷）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变 大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别 表示小灯泡上的电流和电压）： I（A ） 0.120.210.290.34 0.380.42 0.450.470.490.50 U（V ） 0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00 19 （1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、 电流表、滑线变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、 电键、导线若干. （2）在右图中画出小灯泡的UI曲线. （3）如果某一电池的电动势是1.5V，内阻是2.0.问：将本 题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简 要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格 图中） 20 解：（1）见左下图；（2）见右下图 （3）作出U-I图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作 电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦 A V SE r 21 【例4】（07重庆卷）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实 验中.用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图1所示方式连接 电路,电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零 .闭合开关后; 若电压表的示数为2 V,电流表 的的示数为零，小灯泡不亮，则 断路的导线为 导线; d 22 若电压表的示数为零，电流 表的示数为0.3 A,小灯泡亮， 则断路的导线为 导线; 若反复调节滑动变阻器,小灯 泡亮度发生变化，但电压表、 电流表的示数不能调为零，则 断路的导线为 导线. h g 23 【例5】 （07江苏卷）要描绘某电学元件（最大电流不超过m ，最大电压不超过）的伏安特性曲线，设计电路如图，图中 定值电阻为，用于限流；电流表量程为m，内阻约 为；电压表（未画出）量程为，内阻约为； 电源电动势为，内阻不计。 （）实验时有两个滑动变阻器可供选择： a、阻值到，额定电流 . b、阻值到，额定电流 . 本实验应选的滑动变阻器 是 （填“a”或“b”） （）正确接线后， 测得数据如下表 a 24 （）正确接线后，测得数据如下表 （ ） .003.006.006.166.286.326.366.386.396.40 （m ） 0.000.000.00