实验：测定小灯泡的伏安特性曲线正式文档.ppt

实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线 电学元件的伏安特性是指该元件两端电压与通过它的电流之间的关系特性 在一定温度下 在待测电阻两端加上直流电压 即会有直流电流通过 用电压表和电流表测量出电压和电流的数值则可由欧姆定律计算出其电阻值 实验原理 这种测量电阻的方法称为伏安法 用伏安法测电阻 通常要测多组数据 一 电阻的测量 用电压表测出电阻两端的电压U 用电流表测出通过电阻的电流I 利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R 伏安法 伏安法测电阻的两种电路 电流表接在电压表两接线柱外侧 通常叫 外接法 电流表接在电压表两接线柱内侧 通常叫 内接法 因为电流表 电压表分别有分压 分流作用 因此两种方法测量电阻都有误差 一 电阻的测量 伏安法测电阻的误差分析 电流表外接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏小 适于测量小阻值电阻 说明 误差来源于电压表的分流 分流越小 误差越小 所以该电路适合测量小电阻 即 十 电阻的测量 伏安法测电阻的误差分析 电流表内接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏大 适于测量大阻值电阻 说明 误差来源于电流表的分压 分压越少 误差越小 所以该电路适合测量大电阻 即 一 电阻的测量 电阻的测量 外接法 内接法 误差来源 测量结果 测量条件 伏特表的分流 电流表的分压 R真 R测 R真 R测 R RA R RV 伏安法测电阻 伏安法测电阻电路选择 若已知待测电阻的大约值 电流表的内阻和电压表的内阻 则 一 电阻的测量 二 限流和分压电路的选取 1 限流式 图中变阻器起限流作用 求待测电阻Rx的电压可调范围 限流式电路的特点 1 电压不能从零开始调节 调节范围较小 但电路结构较为简单 2 电能损耗较小 2 分压式 图中变阻器起分压作用 求待测电阻Rx的电压可调范围 分压式电路的特点 1 电压可以从零开始调节到电源电动势 调节范围较大 但电路结构较为复杂 2 电能损耗较大 二 限流和分压电路的选取 限流式 分压式 可调范围 变阻器 电能损耗 二 限流和分压电路的选取 较大阻值 较小阻值 较小 较大 1 用电流表和电压表测量多组小灯泡的电流 电压 I U 值 由零开始 在I U坐标系中描出各数据点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 2 电路图 实验原理 实验电路 实验器材 小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 电键 导线 1 按照如图所示的电路图连接成实验电路 安培表外接 变阻器用分压式 开关处于断开状态 变阻器触头位于电压表读数为零处 实验步骤 3 在坐标纸上以U为横轴 以I为纵轴建立坐标系 在坐标系上描出各组数据所对应的点 将描出的点用平滑的曲线连结起来 就得小灯泡的伏安特性曲线 4 拆除电路 整理仪器 实验步骤 为使小灯泡上的电压能零开始连续变化 滑动变阻器应采用连接 小灯泡的电阻很小 当它与电流表串联时 电流表的分压影响很大 故为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线 故电流表应采用接法 外 分压式 本实验中 开关S闭合前应把滑动变阻器的滑动触头置于的位置 电压表读数为零 小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大 故小灯泡的伏安特性曲线应为斜率曲线 渐小 画U I曲线时不要画成折线 而应当画成平滑的曲线 对误差较大的点应当舍弃为 注意事项 例1 某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U和I的数据 1 在下图中画出I U图线 2 从图线上可以看出 当小灯泡的电功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 3 这表明导体的电阻随着温度的升高而 例1 某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U和I的数据 1 在下图中画出I U图线 2 从图线上可以看出 当小灯泡的电功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 3 这表明导体的电阻随着温度的升高而 逐渐增大 增大 例2 请按电路图连接好实物图 例3 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 例4 一个标有 4V 3W 的小灯泡 当小灯泡两端的电压U由零逐渐增大到4V的过程中 电压U和电流I的关系可用图像表示 在下列图中四个图像中 肯定不符合实际的是 描绘小灯泡的伏安特性曲线习题课 例1 如图所示电流表和电压表的读数分别为10V和0 1A 电压表内阻为500 那么待测电阻R的测量值比真实值 测量值为 真实值为 小 100 125 例2 用内阻为3000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻 在图甲 乙两种情况下 电压表的示数都是60V 电流表的示数都是0 2A 则R1的测量值为 真实值是 R2的测量值为 真实值是 300 290 300 333 练习 用伏安法测电阻 采用电流表内接法和外接法 测得某电阻Rx的阻值分别为R1和R2 则所测的测量值和真实值Rx之间的关系是 A R1 Rx R2 B R1 Rx R2 C R1 R2 Rx D R1 R2 Rx B 甲 V 练习2 已知电流表的内阻约为0 1 电压表内阻约为10K 若待测电阻约为5 用伏安法测其电阻应采用电流表 接法较好 若待测电阻约为500 用伏安法测其电阻应采用电流表 接法较好 外 内 RX a b P 例3 指针P分别接触a和b 发现电压表示数无明显变化 电流表示数有明显变化 则P应接 b 例4 一个未知电阻 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测量此电阻 用如图 a b 两种电路各测一次 用 a 图所测数据为3 0V 3 0mA 用 b 图测得的数据是2 9V 4 0mA 由此可知 用图测得Rx的误差较小 测量值Rx a 1000 B 选中一回路 接线要上柱 量程很重要 正负要看好 三足鼎立 例6 某课外学习小组想描绘标有 4V 2W 的小灯泡的U I图象 除导线和开关外还备有以下器材可供选择 A 电流表 量程0 6A 内阻约为1 B 电流表 量程3 0A 内阻约为0 2 C 电压表 量程5 0V 内阻约为5k D 电压表 量程15 0V 内阻约为15k E 滑动变阻器 最大阻值为200 额定电流100mA F 滑动变阻器 最大阻值为10 额定电流1 0A G 电源 电动势为6 0V 内阻约为1 5 1 实验中所用的电流表应选 电压表选 滑动变阻器应选 只需填器材前面的字母代号 2 将图4中的实物连接成实验所需的电路 有两根导线已经接好 实验开始时 滑动变阻器的滑片应该置于最端 填 左 或 右 图4 答案 1 ACF 2 实物图如下图所示左 例7 用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路 请设计实验电路 微安表A 量程200A 内阻约200 电压表V 量程3V 内阻约10k 电阻R0 阻值约20k 滑动变阻器R 最大阻值50 额定电流1A 电池组E 电动势3V 内阻不计 开关S及导线若干 解析由于可以看出R0RA 故用电流表内接法 例8 现要测定一额定电压4V 额定功率1 6W的小灯泡 图10中用 表示 的伏安特性曲线 要求所测电压范围0 1V 4V 图10 现有器材 直流电源E 电动势4 5V 内阻不计 电压表V 量程4 5V 内阻约为4 104 电流表A1 量程250mA 内阻约为2 电流表A2 量程500mA 内阻约为1 滑动变阻器R 最大阻值约为30 电键S 导线若干 如果既要满足测量要求 又要测量误差较小 应该选用的电流表是 上面两个电路应该选用的是 解析本题考查描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验电路 实验器材的选取 通过计算才能选出