测绘小灯泡伏安特性曲线实验

1、实验实验: :测绘小灯泡的伏安特测绘小灯泡的伏安特性曲线性曲线一、实验目的一、实验目的: : 描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律。描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律。1. 1.根据欧姆定律根据欧姆定律, ,用电流表和电压表分别用电流表和电压表分别测出小灯测出小灯泡在不同电压下的电流泡在不同电压下的电流, ,建立建立I IU U坐标系坐标系, ,描出的点描出的点用用平滑的曲线平滑的曲线连接起来即得到小灯泡的伏安特性连接起来即得到小灯泡的伏安特性曲线。曲线。二、实验原理二、实验原理: : 2.2.电流表外接电流表外接: :因为小电珠因为小电珠(2.5V,0.3 A)(2.5V,0.3 A)电阻

2、很小电阻很小, ,如果如果电流表内接电流表内接, ,电流表分压明显电流表分压明显, ,误差明显较大误差明显较大. .为较为准确为较为准确测出电压、电流测出电压、电流, ,电流表采用电流表采用外接外接法法. .滑动变阻器采用滑动变阻器采用分压分压式式: :使电压能从使电压能从0 0开始连续变化开始连续变化. .3.3.滑动变阻器的限流接法和分压接法滑动变阻器的限流接法和分压接法4.4.仪器选择的三个原则仪器选择的三个原则安全性安全性原则原则: :通过电源、电流表、电压表、电阻通过电源、电流表、电压表、电阻等的电流不能超过其允许的额定值等的电流不能超过其允许的额定值. .精确性精确性原则原则: :

3、根据实验需要根据实验需要, ,选取精度合适的仪器选取精度合适的仪器, ,以尽可能减小实验误差以尽可能减小实验误差. .电压表、电流表指针的偏电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一角要大于满偏的三分之一. .操作方便操作方便: :所选仪器在实验时应调节方便所选仪器在实验时应调节方便, ,易于操作易于操作. .如本实验中如本实验中滑动变阻器分压滑动变阻器分压接入电路接入电路, ,应选用应选用小电阻小电阻滑动变阻器。只有这样滑动变阻器。只有这样, ,在移动滑片调节电路时在移动滑片调节电路时, ,相应相应用用电器上的电压变化才会均匀、明显电器上的电压变化才会均匀、明显; ;如果选择大电如果选择大

4、电阻的滑动变阻器阻的滑动变阻器, ,就会出现在移动滑片调节时就会出现在移动滑片调节时, ,刚开始刚开始时用电器上的电压几乎不变时用电器上的电压几乎不变, ,过了某位置后又迅速增过了某位置后又迅速增大的现象大的现象, ,不易于操作不易于操作. .三、实验器材三、实验器材 2.5V2.5V、0.3A0.3A的小灯泡的小灯泡; ;4V-6V4V-6V的学生电源的学生电源( (或或3-43-4个干电池组成的电池组个干电池组成的电池组);0-);0-1010的滑动变阻器的滑动变阻器; ;0-3V0-3V的电压表的电压表; ;0-0.6A0-0.6A的电流表的电流表; ;开关一个开关一个; ;导线若干导线

5、若干; ;1. 1.电流表、电压表电流表、电压表( (非理想电表非理想电表) ) 的接法的接法: :v电流表内接电流表内接; ;2.2.滑动变阻器的接法滑动变阻器的接法: :v滑动变阻器并联接入电路滑动变阻器并联接入电路分压电路分压电路。四、实验电路四、实验电路 五、实验步骤五、实验步骤 2 2测出小电珠在不同电压下的电流测出小电珠在不同电压下的电流 (1) (1)滑动变阻器触头应移到最滑动变阻器触头应移到最左左端端, ,闭合开关闭合开关S S。这样。这样做时为了使开关闭合时小电珠电压能从做时为了使开关闭合时小电珠电压能从0 0开始变化开始变化; ;同时同时, ,这样做也防止开关刚闭合时小电珠

6、两端电压过大而烧坏这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝灯丝1 1连接电路连接电路将小电珠、电流表、电压表、滑将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路接成如图所示电路(2)(2)移动滑动变阻器触头位置移动滑动变阻器触头位置, ,使滑动变阻器阻值由使滑动变阻器阻值由小到大逐渐改变小到大逐渐改变, ,在灯泡在灯泡额定电压范围内额定电压范围内测出测出1212组不组不同的电压值同的电压值U U和电流值和电流值I I, ,并将测量数据填入表格并将测量数据填入表格. .3 3断开开关断开开关, ,拆下导线拆下导线, ,将仪器恢复原样

7、。将仪器恢复原样。4 4. .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I I为为纵纵轴、以轴、以U U为为横横轴轴, ,建立坐标系建立坐标系 (2) (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点在坐标纸上描出各组数据所对应的点( (坐标系纵坐标系纵轴和横轴的轴和横轴的标度要适中标度要适中, ,以使所描图线充分占据整个坐标以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜纸为宜) ) (3) (3)将将描出的点用平滑的曲线连接起来描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小电珠的就得到小电珠的伏安特性曲线伏安特性曲线v当电压当电压U U比较小的时候比较小的时候, ,图线斜率不变图线斜率不变,

8、,灯丝电阻灯丝电阻不变不变; ;v当电压升高以后当电压升高以后, ,图线斜图线斜率逐渐减小率逐渐减小, ,小灯泡的电小灯泡的电阻随着电压的升高阻随着电压的升高( (灯丝灯丝温度随之升高温度随之升高) )而增大而增大; ;原原因是金属的电阻率随温度因是金属的电阻率随温度的升高而变大。的升高而变大。六、数据分析六、数据分析 1 1电路的连接方式电路的连接方式 (1) (1)电流表应采用电流表应采用外接法外接法: :因为小电珠的电阻很小因为小电珠的电阻很小, ,与与0 00.6 A0.6 A电流表串联时电流表串联时, ,电流表的分压影响不能忽略电流表的分压影响不能忽略; ; (2) (2)滑动变阻器

9、应采用滑动变阻器应采用分压式分压式连接连接: :目的是为了使小电目的是为了使小电珠两端的电压能从珠两端的电压能从零零开始连续变化开始连续变化2 2闭合开关闭合开关S S前前, ,滑动变阻器触头应移到滑动变阻器触头应移到小电珠分得电小电珠分得电压为零的位置压为零的位置, ,可以使开关闭合时小电珠电压能从零开可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化同时始变化同时, ,也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝压过大而烧坏灯丝七、注意事项七、注意事项 3 3U UI I图线在图线在U U1.0 V1.0 V左右将发生明显弯曲左右将发生明显弯曲, ,故在故在U

10、 U1.0 V1.0 V左右测绘点要密左右测绘点要密, ,否则将出现很大误差否则将出现很大误差4 4电流表选择电流表选择 0.6 A0.6 A量程量程, ,电压表量程选择视小电珠电压表量程选择视小电珠的的额定电压额定电压而定而定, ,即使用的若是即使用的若是“2.52.5 V,0.3 A” V,0.3 A”的小的小电珠电珠, ,选用电压表的选用电压表的3 3 V V量程量程, , 6 6误差较大的点要舍去误差较大的点要舍去, ,U UI I图线应是平滑曲线而非折图线应是平滑曲线而非折线线, ,且横纵坐标且横纵坐标标度适中标度适中。 5 5保持小电珠电压保持小电珠电压接近额定值接近额定值时要缓慢

11、增加时要缓慢增加, ,到额定值到额定值, ,读出读出I I后立即断开开关后立即断开开关 1 1由于电压表不是理想电表由于电压表不是理想电表, ,内阻并非无穷内阻并非无穷大大, ,对电路的影响会带来误差对电路的影响会带来误差 2 2在坐标纸上描点、作图带来误差在坐标纸上描点、作图带来误差八、误差分析八、误差分析 (2011 (2011 年深圳一模年深圳一模) )有一个额定电压为有一个额定电压为 2.8 V2.8 V, ,功率功率约约为为 0.8 W0.8 W 的小灯泡的小灯泡, ,现要用伏安法描绘这个灯泡的现要用伏安法描绘这个灯泡的 I IU U 图线如图所示图线如图所示, ,有下列器材供选用有

12、下列器材供选用: :A A电压表电压表(0(03 V3 V, ,内阻内阻 6 k)6 k)B B电压表电压表(0(015 V15 V, ,内阻内阻 30 k)30 k)C C电流表电流表(0(03 A3 A, ,内阻内阻 0.1 )0.1 )D D电流表电流表(0(00.6 A0.6 A, ,内阻内阻 0.5 )0.5 )E E滑动变阻器滑动变阻器(10 (10 , ,2 A)2 A)F F滑动变阻器滑动变阻器(200 (200 , ,0.5 A)0.5 A)G G蓄电池蓄电池( (电动势电动势 6 V6 V, ,内阻不计内阻不计) )(1)(1)画出实验电路图画出实验电路图, , 电压表应选

13、用电压表应选用_, , 电流表应选用电流表应选用_, , 滑动变阻器应选用滑动变阻器应选用_ ( (用序号字母表示用序号字母表示) )A AD DE E零起必分压零起必分压(2)(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示, ,由由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为_._.(3)(3)若将此灯泡与电动势若将此灯泡与电动势 6 V6 V、内阻不计的电源相连、内阻不计的电源相连, ,要要使灯泡正常发光使灯泡正常发光, ,需串联一个阻值为需串联一个阻值为_的电的电阻阻101011.411.4当当U=2.8VU=2.8

14、V, ,I=I=0.28A0.28A额定电压为额定电压为 2.8 V2.8 V, ,功率功率约为约为 0.8 W0.8 W 的小灯泡的小灯泡 例例1 1、某学生用如下图甲所示的器材做、某学生用如下图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性描绘小灯泡的伏安特性曲线曲线”的实验的实验, ,小灯泡标有小灯泡标有 “3.8 V3.8 V, ,1 W”1 W”的字样的字样, ,电池组电池组电动势为电动势为4.5 V4.5 V（内阻不计）（内阻不计）, ,滑动变阻器有两种规格滑动变阻器有两种规格: :R R1 1标有标有“10 10 , ,2 2 A”A”, ,R R2 2标有标有“100 100 , ,20

15、 mA”20 mA”测量时要求小灯泡两端的电压从测量时要求小灯泡两端的电压从零开始零开始, ,并测多组数据并测多组数据(1)(1)滑动变阻器应选用滑动变阻器应选用 R1 (2) (2)开始实验前他的实物接线如下图甲所示开始实验前他的实物接线如下图甲所示, ,请指出该学生实物请指出该学生实物接线中的错误有哪些接线中的错误有哪些? ? a a ; ; b b ; ; c c ; ; d d 电流表选择量程太大电流表选择量程太大滑动变阻器采取限流接法滑动变阻器采取限流接法;导线接在变阻器的滑动触头上导线接在变阻器的滑动触头上;电压表采取串联接入电压表采取串联接入请就此在下图乙中进行正确的连接请就此在

16、下图乙中进行正确的连接 例例2 2一只小灯泡一只小灯泡, ,标有标有“3 V,0.6 W”3 V,0.6 W”字样现用如图所给字样现用如图所给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R R1 1. .已知已知: :滑动变阻器最大阻值为滑动变阻器最大阻值为10 10 ; ;电源电动势为电源电动势为12 V12 V, ,内阻为内阻为1 1 ; ;电流表内阻约为电流表内阻约为1 1 , ,电压表的内阻约为电压表的内阻约为10 k.10 k.(1)(1)在设计电路的过程中在设计电路的过程中, ,为了尽量减小实验误差为了尽量减小实验误差, ,电流表应采电流表应采用用_(_(选填选填“内接内接”或或“外接外接”) )法滑动变阻器的连接方法滑动变阻器的连接方式应采用式应采用_(_(选填选填“分压式分压式”或或“限流式限流式”) )(2)(2)画出你所设计的实验电路图画出你所设计的实验电路图( (尽量减小