高中物理 第二章 恒定电流 2.1 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版选修31.ppt

实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法 二 实验原理1 实验方法原理由于灯丝的电阻率随温度的升高而增大 因此灯丝的电阻随温度的升高而增大 由得 在i u坐标系中 图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数 故画出的小灯泡的i u图线为曲线 2 实验电路选择原理 1 电流表的内接法和外接法的比较 三 实验器材学生电源 4 6v直流 或电池组 小灯泡 4v0 7a 或 3 8v0 3a 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线若干 铅笔 坐标纸 四 实验过程1 实验步骤 1 根据小灯泡上所标的额定值 确定电流表 电压表的量程 在方框中画出实验的电路图 并按图所示的电路图连接好实物图 2 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 3 用同样的方法测量并记录几组u和i 填入下表 4 断开开关 整理好器材 2 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 在坐标纸中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 就得到小灯泡的伏安特性曲线 3 实验结果与数据分析 1 结果 描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线 而是曲线 2 分析 曲线的斜率变小 即电阻变大 说明小灯泡的电阻随温度升高而增大 4 误差分析 1 系统误差 由于电压表不是理想电表 内阻并非无穷大 对电路的影响会带来误差 2 测量误差 测量时读数带来误差 3 作图误差 在坐标纸上描点 作图带来误差 5 注意事项 1 本实验要作i u图线 要求测出多组包括零在内的电压值 电流值 因此滑动变阻器应采用分压式接法 2 由于小灯泡的电阻较小 故采用电流表外接法 3 画i u图线时纵轴 横轴的标度要适中 以所描绘图线占据整个坐标纸为宜 不要画成折线 应该用平滑的曲线连接 对个别偏离较远的点应舍去 一 实验原理的理解及器材的选择 例题1 实验原理和器材的选择 有一个小电珠上标有 4v 2w 的字样 现在要用伏安法描绘这个电珠的u i图线 有下列器材供选用 a 电压表 0 5v 内阻10k b 电压表 0 10v 内阻20k c 电流表 0 0 3a 内阻1 d 电流表 0 0 6a 内阻0 4 e 滑动变阻器 5 10a f 滑动变阻器 500 0 2a 1 实验中电压表应选用 电流表应选用 用字母序号表示 2 为使实验误差尽量减小 要求小电珠两端的电压从零开始变化且多取几组数据 滑动变阻器应选用 用字母序号表示 3 请在方框内画出满足实验要求的电路图 并把如图所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图 答案 1 ad 2 e 3 见解析 二 实验步骤与数据处理 例题2 关于 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验 完成下列问题 1 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 应停留在滑动变阻器 选填 左 或 右 端 闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 增加小灯泡两端的电压 记录电流表和电压表的多组读数 直至电压达到额定电压 记录如下一组u和i的数据 断开开关 根据实验数据在下图中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 2 数据分析 从图线上可以得出 当电压逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 图线表明导体的电阻随温度升高而 小灯泡正常工作时的电阻约为 保留小数点后一位有效数字 解析 1 为保护电路安全 开关闭合之前 电路图中滑动变阻器的滑片应该置于左端 根据表格中的数据 画出小灯泡的i u图线 2 从图线上可以得出 当电压逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是先不变 后逐渐增大 图线表明导体的电阻随温度升高而增大 根据i u图线得当灯泡两端电压u 3v时 i 0 205a 所以小灯泡正常工作时的电阻约为 答案 1 左 见解析图 2 先不变 后逐渐增大 增大 14 6 1 2 1 内接法和外接法的考查 多选 在图中 甲 乙两图分别为测灯泡电阻r的电路图 下列说法正确的是 a 甲图的接法叫电流表外接法 乙图的接法叫电流表内接法b 甲中r测 r真 乙中r测 r真c 甲中误差由电压表分流引起 为了减小误差 应使r rv 故此法测较小电阻好d 乙中误差由电流表分压引起 为了减小误差 应使r ra 故此法测较大电阻好 1 2 1 2 2 数据处理的考查 发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件 它的电路符号如图 所示 正常使用时 带 的一端接高电势 带 的一端接低电势 某同学用实验方法探究二极管的伏安特性 现测得它两端的电压u和通过它的电流i的数据如表中所示 1 2 1 在图 中的框内画出实验电路图 除电源 开关 滑动变阻器外 实验用电压表v 内阻rv约为10k 电流表ma 内阻ra约为100 2 在图 中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线 3 根据 2 中画出的二极管的伏安特性曲线 简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系 1 2 解析 1 同时测定二极管上的电流和电压时 由欧姆定律分析表格中的每一组数据 可以看出发光二极管的电阻是变化的 变化的范围大约在100 500 之间 故电流表的内阻对测量结果影响较大 利用电流表外接法误差较小 而测量数据应从0开始 滑动