高考物理总复习 实验9 描绘小电珠的伏安特性曲线课件.ppt

实验九描绘小电珠的伏安特性曲线 一 滑动变阻器的限流接法和分压接法1 两种接法比较 由上表可以看出 滑动变阻器的分压式接法中 电压和电流的调节范围大 限流式接法较节能 2 两种接法的适用条件 限流式接法适合测量阻值小的电阻 跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小 分压式接法适合测量阻值较大的电阻 一般比滑动变阻器的总电阻要大 如果r很小 限流式接法中滑动变阻器分得的电压较大 调节范围也比较大 r很大时 分压式接法中r几乎不影响电压的分配 滑片移动时 电压变化接近线性关系 便于调节 a 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 或电压 则必须选用分压式接法 b 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化不明显 此时 应改用分压电路 c 若实验中要求电压从零开始调节 则必须采用分压式接法 d 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法电路简单 耗能低 二 描绘小电珠的伏安特性曲线实验目的1 描绘小电珠的伏安特性曲线 2 分析小电珠伏安特性曲线的变化规律 实验原理1 用电流表测出流过小电珠的电流 用电压表测出小电珠两端的电压 测出多组 u i 值 在u i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 2 电流表外接 因为小电珠的电阻很小 如果电流表内接 误差明显较大 滑动变阻器采用分压式接法 使电压能从零开始连续变化 实验器材小电珠 3 8v0 3a 或 2 5v0 6a 一个 电压表 0 3 15v 与电流表 0 0 6 3a 各一个 滑动变阻器 最大阻值20 一个 学生低压直流电源 或电池组 开关一个 导线若干 坐标纸 铅笔 实验步骤1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表外接法 滑动变阻器采用分压式接法 按图1的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端 接线经检查无误后闭合开关s 图1 数据处理1 在坐标纸上以u为横轴 i为纵轴 建立直角坐标系 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 误差分析1 由于电压表 电流表不是理想电表 电表内阻对电路的影响会带来误差 2 电流表 电压表的读数带来误差 要严格按照读数规则读数 3 在坐标纸上描点 作图带来操作误差 注意事项1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠 3 8v0 3a 的电阻很小 与0 0 6a的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式接法 目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端 使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化 同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝 3 i u图线在u0 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u0 1 0v左右描点要密 以防出现较大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定 即若使用 3 8v0 3a 的小电珠 选用电压表的15v量程 若使用 2 5v0 6a 的小电珠 则选用电压表的3v量程 5 当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加 到额定值记录后马上断开开关 6 误差较大的点要舍去 i u图线应是平滑曲线而非折线 例1某同学为了描绘一个标有 12v6w 的小电珠的伏安特性曲线 他到实验室寻找到了一些仪器 但没找到电压表 找到的器材规格如下 a 电流表a1 0 0 5a 内阻为0 5 b 电流表a2 0 0 6a 内阻约为0 3 c 电阻箱r1 0 9999 9 最小调节量0 1 d 电阻箱r2 0 99 9 最小调节量0 1 e 滑动变阻器r3 0 50 额定电流为1 5a 考点一仪器的选择及电路设计 f 滑动变阻器r4 0 5 额定电流为3a g 16v直流电源h 开关 导线若干 待测小电珠利用现有器材 结合所学知识 请你替这位同学设计本实验 1 画出实验原理图 2 以上器材中电阻箱应选用 滑动变阻器应选用 填代号 3 写出小灯泡两端电压的表达式 并说明式中符号的意义 解析因没有电压表 可以用电阻箱和电流表来代替电压表 选择的电阻箱阻值要大 对滑动变阻器的选择 因要作伏安特性曲线 电压要从零开始 用分压式接法 阻值选小的 小电珠和电阻箱并联 测出流过小电珠的电流 测出总电流 就可以算出流过电阻箱的电流 从而算出小电珠两端的电压 答案 1 如图所示 2 r1r4 3 i2 i1 r1 i1ra1i1 i2分别是a1 a2的读数 r1 ra1分别是r1 a1的阻值 例2在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 某同学测得电流 电压的数据如下表所示 1 用表中数据描绘电压随电流的变化曲线 考点二对实验的操作及实验结果的分析 2 为了探究灯丝电阻与温度的关系 已作出电阻随电流的变化曲线如图3所示 请指出图线的特征 并解释形成的原因 图3 答案 1 如图所示 2 电阻随电流增大存在三个区间 电阻的变化快慢不同 第一区间电流很小时 电阻变化不大 第二区间灯丝温度升高很快 电阻增大得快 第三区间部分电能转化为光能 灯丝温度升高变慢 电阻增大也变慢 例3 2013 广东名校联考信息卷一 用下列器材组装成一个电路 既能测量出电池组的电动势e和内阻r 又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线 a 电压表v1 量程6v 内阻很大 b 电压表v2 量程3v 内阻很大 c 电流表a 量程3a 内阻很小 d 滑动变阻器r 最大值10 额定电流4a e 小灯泡 2a5w f 电池组 电动势e 内阻r g 开关一个 导线若干实验时 调节滑动变阻器的阻值 多次测量后发现 若电压表v1的示数增大 则电压表v2的示数减小 1 请将设计的实验电路图在图4甲的虚线框中补充完整 图4 2 每次操作后 同时记录电流表a 电压表v1和电压表v2的示数 组成两个坐标点 i u1 i u2 标到u i坐标中 经过多次测量 最后描绘出两条图线 如图乙所示 则电池组的电动势e v 内阻r 结果保留位有效数字 3 在u i坐标中两条图线在p点相交 此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 解析 1 要描绘小灯泡的伏安特性曲线 就要在小灯泡两端加上电压表 同时还要通过电流表测量流过小灯泡的电流 因此 需要一个电压表与小灯泡并联 电流表与小灯泡串联 要测量电源的电动势和内阻 需要一个电压表测量电源的路端电压 因此 用一电压表与电源并联 最后通过串联的滑动变阻器来调节电路 根据两