实验2--描绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt

1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析曲线的变化规律 实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 用电流表测出流过小灯泡的电流 用电压表测出小灯泡两端的电压 测出多组 U I 值 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结起来 2 电流表外接 因为小灯泡电阻很小 如果内接电流表 分压明显 滑动变阻器采用分压式 使电压能从0开始连续变化 学生电源 4 6V直流 小灯泡 4V 0 7A或3 8V 0 3A 电流表 内阻较小 电压表 内阻很大 开关和导线 滑动变阻器 坐标纸 将灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 开关用导线连接成如图7 5 1所示电路 一 连接电路 二 测量与记录2 测出小灯泡在不同电压下的电流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 三 数据处理 整理仪器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 4 拆除电路 整理仪器 1 本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小 因此测量电路必须采用电流表外接法 2 滑动变阻器应采用分压式连接 目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化 3 U I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 以防出现很大误差 4 建立坐标系时 纵轴表示电压 横轴表示电流 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 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 测量时读数带来误差 严格按照读数规则 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 用细铅笔 严格标度 例1 有一个小灯泡标有 6V 0 6W 的字样 现在要用伏安法测量这个灯泡的I U图线 有下列器材可供选用 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 30 2A F 学生电源 直流9V 还有开关和导线 1 实验中电压表应选 电流表应选 用序号字母表示 2 为使实验误差尽可能减小 画出实验电路图 解析 1 电流表 电压表的选择由小灯泡的标识可知其额定电压为U1 6V 额定电流为I1 0 1A 在额定电压下的电阻为R 60 为了安全 小灯泡两端所加电压不能超过6V 通过小灯泡的电流不能超过0 1A 要测I U图线 其电压变化范围应在0 6V间 因此电压表应选择B 电流表应选择C 2 电流表内外接法的选择由于电流表 电压表内阻的影响 不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差 本实验中小灯泡的最大电阻约R1 60 R1 RV 为了减小误差 应当用电流表外接法 3 控制电路的选择本题中若采用限流电路 其电路中的最小电流是Imin 0 1A 显然不符合实验要求 且实验数据应包括电压在零附近的数值 故只能用分压接法 实验电路图如右图所示 答案 1 BC 2 电流表外接 分压式 见解析图 例2 影响物质材料电阻率的因素很多 一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大 而半导体材料的电阻则与之相反 随温度的升高而减小 某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律 他们用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验 测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律 1 他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验 2 由 1 实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示 根据表中数据请在图7 5 3中作出元件Z的I U图线 根据Z的I U图线可知判断元件Z是金属材料还是半导体材料 把元件Z和电阻R接入如图7 5 2所示的电路中 由实验测得电阻R的I U图线如图7 5 3所示 已知电源的电动势E 1 5V 内阻不计 电路闭合电键S 电路稳定时 元件Z消耗的电功率为 W 解析 1 由测量的数据题目要求可知 滑动变阻器应采取分压式接法 因为元件Z的电阻较小 所以电流表应外接 因此实验电路应选A图 2 描点画出元件Z的I U图线如图所示 由I U图线可知 Z是半导体 当电流强度为0 80A时 元件Z两端的电压为0 80V 定值电阻R上的电压为0 70V 此时元件Z上消耗的电功率为0 60 0 68W 答案 1 A 2 元件Z的I U图线如图所示 半导体 0 60 0 68 例3 某研究性学习小组为了制作一种传感器 需要选用一电器元件 图7 5 4为该电器元件的伏安特性曲线 有同学对其提出质疑 现需进一步验证该伏安特性曲线 实验室备有下列器材 1 为提高实验结果的准确程度 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 以上均填器材代号 2 为达到上述目的 请在虚线框内画出正确的实验电路原理图 并标明所用器材的代号 3 若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合 请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点 相同点 不同点 解析 图中的 从所给的伏安特性曲线看出 最大电流为0 14A 大于电流表A1的量程 小于电流表A2的量程 所以电流表选择A2 图中的最大电压不超过V1的量程 且V1的测量更精确 R1的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当 且I1 A 0 4A 1A 而R2的阻值太大 所以选择R1 待测元件的电阻满足RA Rx RV 所以选择电流表外接法 伏安特性曲线中要求电压从零开始变化 所以选择滑动变阻器分压式连接 答案 1 A2V1R1 2 电路图如右图所示 3 伏安特性曲线都是非线性的 小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大 而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小 伏安特性