高三物理一轮精品课件 实验七 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版.ppt

实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 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 二 实验原理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 值后 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 就得到小电珠的伏安特性曲线 三 滑动变阻器的限流接法和分压接法1 两种接法比较 2 限流电路 分压电路的选择原则限流式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 因为rx很小 限流式中滑动变阻器分得电压很大 调节范围大 分压式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 rx很大 分压式中rx几乎不影响电压的分配 触头移动时 电压变化接近线性关系 便于调节 1 若采用限流式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 则必须选用分压式电路 2 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 滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压电路 3 若实验中要求电压从零开始连续可调 则必须采用分压式电路 4 在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 四 实验器材小电珠 3 8v 0 3a 或 4v 0 6a 4v 6v学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线若干 坐标纸 铅笔 五 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 按右图所示的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端 接线经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器触头位置 测出12组左右不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 4 在坐标纸上以u为横轴 以i为纵轴 建立坐标系 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 将描出的点用平滑的曲线连起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 5 拆除电路 整理仪器 六 注意事项1 本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小 因此测量电路必须采用电流表外接法 2 本实验要作出i u图线 要求测出一组包括零在内的电流 电压值 故控制电路必须采用分压接法 3 为保护元件不被烧毁 开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端 4 加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压 5 连图线时曲线要平滑 不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧 不要画成折线 七 误差分析1 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 电流表外接 由于电压表的分流 使测得的电流值大于真实值 2 测量时读数带来误差 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 八 实验改进由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差 故可采用 dis 数字化实验系统来进行数据的采集和处理 如下图所示 电流和电压均可由传感器测出 并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据 然后输入电脑 由电脑对数据进行分析 对偏差很大的数据进行自动取舍 再进行绘图 便得到小电珠的伏安特性曲线 实验器的选取和实物图的连接 例1 2012年北京海淀模拟 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的实验仪器如下 1 在上述器材中 滑动变阻器应选 电流表应选 2 在图中用笔画线代替导线 把实验仪器连接成完整的实验电路 3 利用实验中得到的实验数据在i u坐标系中 描绘出了如图所示的小电珠的伏安特性曲线 根据此图给出的信息 可以判断出图中正确的是 图中p为小电珠功率 答案 1 r1a2 2 见解析图 3 bd 实验数据的处理 例2 表格中所列数据是测量小电珠u i关系的实验数据 1 分析表格内实验数据可知 应选用的实验电路图是图中的 选填 甲 或 乙 2 在丙图所示的方格纸内画出小电珠的u i曲线 分析曲线可知小电珠的电阻值随i变大而 选填 变大 变小 或 不变 3 如图丁所示 用一个定值电阻r和两个上述小电珠组成串并联电路 连接到内阻不计 电动势为3v的电源上 已知流过电阻r的电流是流过电珠l2电流的两倍 则流过电珠l1的电流约为 a 解析 1 从表中数据可看出 电珠两端电压可以从零开始调节 这说明滑动变阻器应选用分压接法 故应选用甲图 2 在方格纸上根据u i数据描点 连线 其u i图象如图 随u和i的增大 图线上各点与坐标原点连线的斜率越来越大 故其电阻变大 3 因流过电阻r的电流是流过电珠l2电流的两倍 则流过灯l1的电流是流过灯l2电流的3倍 而灯l1 l2两端的电压之和为3v 在 2 描出的u i图象中 找出一个电流i对应的电压u1 再找出3i对应的电压u2 直到u1 u2 3v为止 最后得出结果 流过电珠 l1的电流为0 21a 答案 1 甲 2 u i图线见解析变大 3 0 21 例3 为了测定和描绘一只标有 220v 40w 的白炽灯丝的伏安特性曲线 可以利用调压变压器供电 调压变压器是一种自耦变压器 它只有一组线圈l 绕在闭合的环形铁芯上 输入端接在220v交流电源的火线和零线间 输出端有一个滑动触头p 移动它的位置 就可以使输出电压在0 250v之间连续变化 图甲中画出的是调压变压器的电路图符号 实验室内备有交流电压表 交流电流表 滑动变阻器 开关 导线等实验必备器材 1 在图甲中完成实验电路图 要求在额定电压下测得的数据误差尽量小 2 说明按你的实验电路进行测量时 在电压较高段与电压较低段进行比较 哪段的系统误差较大 为什么 3 如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示 试根据图线确定 把两只完全相同的 220v 40w 的白炽灯串联接在220v交流电源的火线和零线间时 两只灯所消耗的总功率是多大 解析 1 该设计是 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验知识的迁移和拓展 还涉及了变压器 家电常识 内外接法 串联电路 图象等各种知识 综合性很强 应把电珠接在滑动端 电源接在固定端 电路连接如图所示 2 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验给我们提供了一种了解家用电器和各种电学元件电学性质的重要方法 描点法 特别是对一些非线性元件 只有知道了其特性 才可以对其合理利用 如电子技术中常用的二极管的伏安特性曲线 当电压高时 白炽灯消耗的实际功率较大 灯丝温度较高 电阻较大 电压表的分流较大 系统误差较大 3 两只白炽灯串联后分压各为11