实验2--描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、1 1描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 2分析曲线的变化规律分析曲线的变化规律 实验二实验二 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 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，测出多组端的电压，测出多组( (U U，I I) )值，在值，在U UI I坐标系中描出各对应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点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来 2 2电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分电流表外接：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

2、压式：使电压能从压明显滑动变阻器采用分压式：使电压能从0 0开始连续变开始连续变 化化 学生电源学生电源(4(46 V6 V直流直流) )、小灯泡、小灯泡(4 V(4 V、0.7 A0.7 A或或3.8 V3.8 V、0.3 0.3 A)A)，电流表，电流表( (内阻较小内阻较小) )、电压表、电压表( (内阻很大内阻很大) )，开关和导线、，开关和导线、 滑动变阻器、坐标纸滑动变阻器、坐标纸 将灯泡、电流表、电压表、滑动变将灯泡、电流表、电压表、滑动变 阻器、电源、开关用导线连接成如阻器、电源、开关用导线连接成如 图图7 75 51 1所示电路所示电路 一、连接电路一、连接电路 二、测量与记

3、录二、测量与记录 2 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， 测出测出1212组左右不同的电压值组左右不同的电压值U U和电流值和电流值I I，并将，并将 测量数据测量数据 填入表格填入表格 U(V)00.20.40.60.81.01.2 I(A) U(V)1.62.02.42.83.23.63.8 I(A) 三、数据处理、整理仪器三、数据处理、整理仪器 3 3画出伏安特性曲线画出伏安特性曲线 (1)(1)在坐标纸上以在坐标纸上以U U为横轴，以为横轴，以I I为纵轴，建立坐标系为纵轴，建立坐标系 (2)(2)在坐标纸上描出各

4、组数据所对应的点在坐标纸上描出各组数据所对应的点( (坐标系纵轴坐标系纵轴 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 为宜为宜) ) (3) (3)将描出的点用平滑的曲线连结起来就得到小灯泡的将描出的点用平滑的曲线连结起来就得到小灯泡的 伏安特性曲线伏安特性曲线 4 4拆除电路、整理仪器拆除电路、整理仪器 1 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须采用电流表外接法 2 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滑动变阻器应采用分压式连接：目

5、的是为了使小灯泡两端 的电压能从的电压能从0 0开始连续变化开始连续变化 3 3U UI I图线在图线在U U0 01.0 V1.0 V左右将发生明显弯曲，故在左右将发生明显弯曲，故在U U1.0 V1.0 V 左右绘点要密，以防出现很大误差左右绘点要密，以防出现很大误差 4 4建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴建立坐标系时，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 满坐标纸满坐标纸 1 1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对 电路的

6、影响会带来误差电路的影响会带来误差 2 2测量时读数带来误差，严格按照读数规则测量时读数带来误差，严格按照读数规则 3 3在坐标纸上描点、作图带来误差用细铅笔，严在坐标纸上描点、作图带来误差用细铅笔，严 格标度格标度 【例【例1 1】 有一个小灯泡标有有一个小灯泡标有“6 V6 V、0.6 W”0.6 W”的字样，现在要的字样，现在要 用伏安法测量这个灯泡的用伏安法测量这个灯泡的I IU U图线，有下列器材可供选图线，有下列器材可供选 用：用： A A电压表电压表(0(05 V5 V，内阻，内阻10 k)10 k) B B电压表电压表(0(010 V10 V，内阻，内阻20 k)20 k) C

7、 C电流表电流表(0(00.3 A0.3 A，内阻，内阻1 )1 ) D D电流表电流表(0(00.6 A0.6 A，内阻，内阻0.4 )0.4 ) E E滑动变阻器滑动变阻器(30 (30 ，2 A)2 A) F F学生电源学生电源( (直流直流9 V)9 V)，还有开关和导线，还有开关和导线 (1)(1)实验中电压表应选实验中电压表应选_，电流表应选，电流表应选_( (用用 序号字母表示序号字母表示) ) (2)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图 解析：解析：(1)(1)电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额电流表、电压表的选择由小灯泡的

8、标识可知其额 定电压为定电压为U U1 16 V6 V，额定电流为，额定电流为I I1 10.1 A0.1 A，在额定电压下，在额定电压下 的电阻为的电阻为R R60 .60 .为了安全，小灯泡两端所加电压不能为了安全，小灯泡两端所加电压不能 超过超过6 V6 V，( (通过小灯泡的电流不能超过通过小灯泡的电流不能超过0.1 A)0.1 A)，要测，要测I IU U 图线，其电压变化范围应在图线，其电压变化范围应在0 06 V6 V间因此电压表应选择间因此电压表应选择 B B，电流表应选择，电流表应选择C.C. (2)(2)电流表内外接法的选择电流表内外接法的选择 由于电流表、电压表内阻的影响

9、，不管采用电流表内接还是外由于电流表、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接都将引起系统误差本实验中小灯泡的最大电阻约R R1 16060 ，R R1 1R RV V，为了减小误差，应当用电流表外接法，为了减小误差，应当用电流表外接法 (3)(3)控制电路的选择控制电路的选择 本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是I Imin min 0.1 A0.1 A， 显然不符合实验要求；且实验数据应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，故只能用包括电压在零附近的数值，故只能用 分压接法

10、实验电路图如右图所示分压接法实验电路图如右图所示 答案：答案：(1)B(1)BC C(2)(2)电流表外接，电流表外接， 分压式，见解析图分压式，见解析图 【例【例2 2】 影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的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 小的元件小的元件Z Z做实验，测量

11、元件做实验，测量元件Z Z中的电流随两端电压从零逐中的电流随两端电压从零逐 渐增大过程中的变化规律渐增大过程中的变化规律 (1)(1)他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验( () ) (2)(2)由由(1)(1)实验测得元件实验测得元件Z Z的电压与电流的关系如下表所的电压与电流的关系如下表所 示根据表中数据请在图示根据表中数据请在图7 75 53 3中作出元件中作出元件Z Z的的I IU U图线图线 U/V00.400.600.801.001.201.501.60 I/A00.200.450.801.251.802.803.20 根据根据Z Z的的I

12、IU U图线可知判断元件图线可知判断元件Z Z是金属材料还是是金属材料还是 半导体材料？半导体材料？ 把元件把元件Z Z和电阻和电阻R R接入如图接入如图7 75 52 2所示的电路中，所示的电路中， 由实验测得电阻由实验测得电阻R R的的I IU U图线如图图线如图7 75 53 3所所 示已知电源的电动势示已知电源的电动势E E1.5 V1.5 V，内阻不计电，内阻不计电 路闭合电键路闭合电键S S，电路稳定时，元件，电路稳定时，元件Z Z消耗的电功率消耗的电功率 为为_ W._ W. 解析：解析：(1)(1)由测量的数据题目要求可知，滑动变阻器由测量的数据题目要求可知，滑动变阻器 应采取

13、分压式接法因为元件应采取分压式接法因为元件Z Z的电阻较小，所以的电阻较小，所以 电流表应外接，因此实验电路应选电流表应外接，因此实验电路应选A A图图 (2)(2)描点画出元件描点画出元件Z Z的的I IU U图线如图所示图线如图所示 由由I IU U图线可知，图线可知，Z Z是半导体是半导体 当电流强度为当电流强度为0.80 A0.80 A时，元件时，元件Z Z两端的电压为两端的电压为0.80 V0.80 V， 定值电阻定值电阻R R上的电压为上的电压为0.70 V0.70 V，此时元件，此时元件Z Z上消耗的上消耗的 电功率为电功率为0.600.600.68 W.0.68 W. 答案：答

14、案：(1)A(1)A (2)(2)元件元件Z Z的的I IU U图线图线 如图所示如图所示 半导体半导体 0.600.600.680.68 【例【例3 3】 某研究性学习小组为了制作一种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传感器，需要选用一电器元件图7 75 5 4 4为该电器元件的伏安特性曲线，有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：伏安特性曲线，实验室备有下列器材： 器材器材( (代号代号) )规格规格 电流表电流表(A(A1 1) )量程量程0 050 mA50 mA，

15、内阻约为，内阻约为50 50 电流表电流表(A(A2 2) )量程量程0 0200 mA200 mA，内阻约为，内阻约为10 10 电压表电压表(V(V1 1) )量程量程0 03 V3 V，内阻约为，内阻约为10 k10 k 电压表电压表(V(V2 2) )量程量程0 015 V15 V，内阻约为，内阻约为25 k25 k 滑动变阻器滑动变阻器( (R R1 1) )阻值范围阻值范围0 015 15 ，允许最大电流，允许最大电流1 A1 A 滑动变阻器滑动变阻器( (R R2 2) )阻值范围阻值范围0 01 k1 k，允许最大电流，允许最大电流100 mA100 mA 直流电源直流电源(

16、(E E) )输出电压输出电压6 V6 V，内阻不计，内阻不计 开关开关(S)(S)导线若干导线若干 (1) (1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_； 电电 压表应选用压表应选用_；滑动变阻器应选用；滑动变阻器应选用_ ( (以上以上 均填器材代号均填器材代号) ) (2) (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图，并标明所用器材的代号 (3)(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

17、伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？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：相同点：_ _ _； 不同点：不同点：_ _. _. 解析：图中的解析：图中的从所给的伏安特性曲线看出，最大电从所给的伏安特性曲线看出，最大电 流为流为0.14 A0.14 A，大于电流表，大于电流表A A1 1的量程，小于电流表的量程，小于电流表A A2 2 的量程，所以电流表选择的量程，所以电流表选择A A2 2. .图中的最大电压不超图中的最大电压不超 过过V V1 1的量程，且的量程，且V V1 1的测量更精确，的测量更精确，R R1 1的最大阻值与的最大阻值与 所给的伏安特性曲

18、线反映的元件的电阻值相当，且所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且 I I1 1 A A0.4 A0.4 A1 A1 A，而，而R R2 2的阻值太大，的阻值太大， 所以选择所以选择R R1 1. . 待测元件的电阻满足待测元件的电阻满足R RA AR Rx xR RV V，所以选择电流表，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，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所以选择滑动变阻器分压式连接 答案：答案：(1)A(1)A2 2V V1 1R R1 1 (2)(2)电路图如右图所示电路图如右图所示 (3)(3)伏安特性曲线都是非线性的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，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而该元件的伏安特性曲线表明随