高考物理一轮总复习 第七章 恒定电流 实验8 描绘小电珠的伏安特性曲线课件.ppt

恒定电流 第七章 实验八描绘小电珠的伏安特性曲线 栏目导航 一 实验目的描绘小电珠的伏安特性曲线 二 实验原理用电流表和电压表测出小电珠在不同电压下的电流 建立i u坐标系 描点连成直线或平滑曲线即得到小电珠的伏安特性曲线 为了尽可能多取些数据点并减小实验误差 应选用电流表外接法 滑动变阻器分压接法电路 因为小电珠的电阻较小 知识梳理 夯实基础 三 实验器材小电珠 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 导线 开关 坐标纸 四 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所示电路 2 测出小电珠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 以使开关闭合时小电珠两端的电压能从零开始变化 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 2 移动滑动变阻器滑片的位置 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 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 4 拆除电路 整理仪器 五 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 六 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连接 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 滑动变阻器的滑片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u 1 0v左右绘点要密 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 即使用的若是 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i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 七 实验改进一种测小电珠的电阻的准确方法 如图所示 两个电压表完全相同且内阻很大 移动滑动变阻器滑片 调节电阻箱的示数 使两个电压表示数相同 则电阻箱的读数即为小电珠电阻值 记下小电珠的电阻和电压 多次移动滑动变阻器滑片 采用相同方法 记下相应电阻箱示数和电压表的读数 在坐标纸上画出r u图线 并分析r随u变化的规律 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中 由于电表内阻的影响 会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确 上述实验方法可以消除这种误差 操作 读数比较方便 考点1电路设计和实验原理 例1 2017 浙江嘉兴调研 在做 描绘小电珠的伏安特性曲线 的实验时 所用电流表内阻约为几欧 电压表内阻约为十几千欧 实验中得到了多组数据 通过描点连线在i u坐标系中得到了小电珠的伏安特性曲线如图甲所示 1 在虚线框中画出实验电路图 并在图乙中用笔画线代替导线连接电路 核心考点 分层突破 2 根据图甲所示 可确定小电珠的功率p与u2和p与i2的关系 下列示意图中合理的是 d 3 将被测小电珠与定值电阻r和电源串联成如图丙所示的电路 电源电动势为6 0v 内阻为1 0 若电路中的电流为0 40a 则定值电阻r所消耗的电功率为 w 0 64 3 由小电珠的伏安特性曲线可知 电流i 0 40a时 小电珠两端电压ul 4v 由欧姆定律可知 内电压u ir 0 4v 由闭合电路欧姆定律可知定值电阻两端电压ur e ul u 1 6v 所以定值电阻消耗的电功率p uri 0 64w 答案 1 电路图 实物图如图所示 r1 2 在实验过程中 一同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加 当电压达到1 23v时 发现灯泡亮度很暗 当达到2 70v时 发现灯泡已过亮 便立即断开开关 并将所测数据记录在表格中 请你根据表中实验数据在如图所示坐标系中作出灯泡的u i图线 3 由图象得出该灯泡的额定电压应为 v 这一结果大于1 22v 其原因是 2 5 2 4 2 6均可 小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻 或小灯泡的电阻随温 度的升高而变大 2 如图所示 3 由p ui 0 75w 再结合图象可知u额 2 5v 小灯泡的额定电压大于1 23v的原因是小灯泡的冷态电阻小于正常工作时的电阻 考点3实验改进与创新本实验的创新改进之处主要集中在三点 1 数据处理方式的改进 采取 dis 数字化实验系统进行数据的采集和处理 2 被测元件的变更 探究其他元件的伏安特性 3 实验目的变更 如探究元件的电阻随温度变化的规律 例3 2016 山西太原模拟 发光二极管 led 是一种节能 环保的元器件 被广泛应用到显示器 照明等各领域 某兴趣小组为探究工作电压是 1 4 4v 最大正向直流电流是 5 20ma 的led管的i u曲线 设计了如图甲所示的实验电路 实验室备有以下器材 电流表a1 量程0 50ma 内阻约为50 电流表a2 量程0 200ma 内阻约为10 电压表v 量程0 5v 内阻约为10k 滑动变阻器r1 阻值范围0 15 允许最大电流1a滑动变阻器r2 阻值范围0 1k 允许最大电流100ma直流电源正 输出电压6v 内阻不计开关 s 导线若干 1 为了提高实验结果的准确性 电流表应选择 滑动变阻器应选用 以上填器材代号 2 实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图乙所示的i u图象 而发光二极管 led 的效率 与通过二极管的电流i的关系曲线如图丙所示 其中发光二极管的效率 是指辐射的全部光功率 与供给发光二极管的电功率比值 则发光二极管效率达最大时其电阻r1