高中物理 第2章 第3节 第2课时 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 同步导学方案 课后强化演练 第2课时实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验目的1 测绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 二 实验原理根据欧姆定律 在纯电阻电路中 电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系 即u i图线是一条过原点的直线 但是实际电路中由于各种因素的影响 u i图线就可能不是直线 用伏安法分别测出灯泡两端电压及通过的电流便可绘出u i图线 其原理图如图所示 三 实验器材小灯泡 3 8v 0 3a 一个 电压表 0 3v 15v 电流表 0 0 6a 3a 各一个 滑动变阻器 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 四 实验步骤1 按图连接好实验电路 小灯泡的电阻较小 当它与电流表 0 0 6a 串联时 电流表的分压影响很大 故为了准确测绘出小灯泡的伏安特性曲线 电流表应采用外接法 为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化 滑动变阻器应采用分压式接法 2 把滑动变阻器的滑片c调节到a端 经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器滑片位置 测出12组左右的不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格 4 拆除实验电路 整理实验器材 五 数据处理1 在坐标纸上以u为横轴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结起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 六 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 则电流表示数偏大 2 测量时 读数带来误差 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 七 注意事项1 实验前应先检查电流表 电压表是否指零 不指零时要先转动定位螺丝使指针指零 2 实验过程中 电压表量程变更 u3v时采用0 15v量程 3 读数时 视线要与刻度盘垂直 力求读数准确 4 当电压接近灯泡额定电压值时 一定要慢慢移动滑动变阻器滑片位置 注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压 5 两坐标轴选取的标度要合理 使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 且数据点连接时不能连成折线 误差大的点应当舍去 器材选择及图线的描绘 电路图的连接一个小灯泡的额定电压为6 3v 额定电流为0 3a 用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的伏安特性曲线 实验电路如图 1 所示 电源e1 电动势为8 0v 内阻不计 电源e2 电动势为12 0v 内阻不计 电压表v 量程为0 10v 内阻约为10k 电流表a1 量程为0 3a 内阻约为0 1 电流表a2 量程为0 300ma 内阻约为1 滑动变阻器r 最大阻值10 额定电流1 0a 开关s 导线若干 1 依照实验电路图将图 2 中的实物图连接成实验电路 2 实验中电源应该选用 电流表应该选用 3 实验测出的数据如下表所示 依照这些数据在图 3 所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线 解析 1 实物连线如图所示 2 由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1a 如果用12v的电源e2 则通过滑动变阻器的最大电流为1 2a 这个数值超过了滑动变阻器允许通过的最大电流 故电源不能选e2 只能选e1 由题图 1 可知加在测量部分电路两端的最大电压值为电源e1的电动势8v 而测量电路的总电阻不超过灯泡正常发光时的电阻 21 由此可得到通过电流表的电流最大值为380ma 因此电流表应选a2 3 按表中测量数据描点 将所描各点用平滑线连成曲线 如图所示 答案 见解析 方法总结 1 器材选择的原则 1 安全性原则 指的是所选用的实验器材能保证实验安全正常运行 2 精确性原则 指的是所选用的实验器材能尽可能地减小误差 3 方便性原则 指的是所选用的实验器材要便于操作 2 器材选择的具体要求 1 安全性方面 电源允许的最大电流不能小于电路中的实际最大电流 电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值 电路中的限流电阻必须确保电流不能超过允许值 3 方便性方面在使用滑动变阻器时 既要考虑其额定电流要满足要求 又要考虑接入电路的滑动变阻器能有效地 方便地调节电路中的电流和电压 让电流和电压的变化尽可能的均匀 呈线性变化 因此限流接法中要选用与待测电阻相近的滑动变阻器 分压接法中要选用小阻值的滑动变阻器 3 伏安特