第七章实验八描绘小电珠的伏安特性曲线

1、返回返回一、实验目的一、实验目的(1)描绘小电珠的伏安特性曲线。描绘小电珠的伏安特性曲线。(2)分析伏安特性曲线的变化规律。分析伏安特性曲线的变化规律。二、实验原理二、实验原理(1)用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电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，测出多组珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在值，在UI坐标系中描坐标系中描 出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。(2)电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内 接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电

2、压能接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能 从零开始连续变化。从零开始连续变化。返回三、实验器材三、实验器材 小电珠小电珠(3.8 V,0.3 A)或或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表一个、电压表(03 V15 V)与电流表与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器各一个、滑动变阻器(最最大阻值大阻值20 )一个、学生低压直流电源一个、学生低压直流电源(或电池组或电池组)、开关一、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。个、导线若干、坐标纸、铅笔。返回四、滑动变阻器的限流接法和分压接法四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较两种接法比较内容内容方式方式限流接法限流接法分

3、压接法分压接法对比说明对比说明两种接法两种接法电路图电路图串、并联关串、并联关系不同系不同返回返回 由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。2两种接法的选择两种接法的选择返回(2)两种接法的适用条件：两种接法的适用条件：限流式接法适合测量阻值小的电阻限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总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电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。分压式接法适合测量阻值较大的电阻分压式接法适合测量阻值较大的电阻(

4、一般比滑动变阻一般比滑动变阻器的总电阻要大器的总电阻要大)。如果如果Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。调节范围也比较大。Rx很大时，分压式接法中很大时，分压式接法中Rx几乎不几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。便于调节。返回若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若若采用限流式接法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，待测电阻上的电流滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压或电压)仍超过电流表仍超过电流表(或电压

5、表或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定的量程，或超过待测电阻的额定电流电流(或电压或电压)，则必须选用分压式接法。，则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致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，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，在限流电路中，滑动变阻器的滑片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。用分压电路。返回若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。电路。两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流

6、式接法，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。因为限流式接法电路简单、耗能低。返回五、实验步骤五、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，按图实动变阻器采用分压式接法，按图实81中的原理图中的原理图连接好实验电路。连接好实验电路。图实图实81返回(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检 查无误后，闭合开关查无误后，闭合开关S。(3)移动滑动变阻器滑片位置，测出移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值组

7、左右不同的电压值 U和电流值和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关，并将测量数据填入表格中，断开开关S。U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)返回(4)拆除电路，整理仪器。拆除电路，整理仪器。六、数据处理六、数据处理(1)在坐标纸上以在坐标纸上以U为横轴，以为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。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。在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(坐标系纵轴和横坐标系纵轴和横 轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为 宜宜)

8、(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏 安特性曲线。安特性曲线。返回七、误差分析七、误差分析(1)由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的 影响会带来误差。影响会带来误差。(2)电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则 读数。读数。(3)在坐标纸上描点、作图带来操作误差。在坐标纸上描点、作图带来操作误差。返回八、注意事项八、注意事项(1)电路的连接方式：电路的连接方式：电流表应采用外接法：因为小电珠电流表应采用外接法：因

9、为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电的电阻很小，与阻很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影的电流表串联时，电流表的分压影响很大。响很大。滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。端的电压能从零开始连续变化。返回(2)闭合开关闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯

10、丝。端电压过大而烧坏灯丝。(3)IU图线在图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在左右将发生明显弯曲，故在U 1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。左右绘点要密，以防出现较大误差。返回(4)电流表选择电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠，的小电珠，选用电压表的选用电压表的15 V量程；若使用量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，的小电珠，则选用电压表的则选用电压表的3 V量程。量程。(5)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值当小电珠的

11、电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录记录I后马上断开开关。后马上断开开关。(6)误差较大的点要舍去，误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折图线应是平滑曲线而非折 线。线。返回返回例例1在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，可供的实验中，可供选择的实验仪器如下：选择的实验仪器如下：器材器材规格规格器材器材规格规格小电珠小电珠标有标有“3.8 V，”字样字样滑动变阻滑动变阻器器R1最大阻值最大阻值10 ，额定电流额定电流1.0A 电压表电压表V量程量程05 V，内，内阻约阻约5 k滑动变阻滑动变阻器器R2最大阻值最大阻值1 k，额定电流额定电流0.5 返回器

12、材器材规格规格器材器材规格规格电流表电流表A1量程量程0100 mA，内阻约内阻约4 直流直流电源电源E电动势电动势约为约为6 V，内阻，内阻约为约为0.5 电流表电流表A2量程量程0500 mA，内阻约内阻约0.4 导线、导线、电键等电键等返回(1)在上述器材中，滑动变阻器应选在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选；电流表应选 _。(2)在图实在图实82中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完 整的实验电路。整的实验电路。返回图实图实82返回(3)利用实验中得到的实验数据在利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出了坐标系中，描绘出了如图实如图实8

13、3所示的小电珠的伏安特性曲线。根据此图所示的小电珠的伏安特性曲线。根据此图给出的信息，可以判断出图实给出的信息，可以判断出图实84中正确的是中正确的是(图中图中P为小电珠功率为小电珠功率)_。图实图实83返回图实图实84返回返回返回答案答案(1)R1A2(2)见解析图见解析图(3)BD返回例例2(2011广东高考广东高考)在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关、导线若干。多用电表，电流表，学生电源，开关、导线若干。(1)粗测小电珠的电阻，应选

14、择多用电表粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的倍率的电阻挡电阻挡(请填写请填写“1”、“10”或或“100”)；调零后，将；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图实表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图实85甲，甲，结果为结果为_。返回图实图实85返回(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完 成实物图丙中的连线。成实物图丙中的连线。(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于置于_端。端。为使小电珠亮度增加，为使小电珠亮度增加，P应由中点向应由中点向_端滑动。端滑动。(4)下表为电压等间隔变

15、化测得的数据。为了获得更准确的下表为电压等间隔变化测得的数据。为了获得更准确的实验图像，必须在相邻数据点实验图像，必须在相邻数据点_间多测几组数据间多测几组数据 (请请填写填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或或“ef”)。返回数据点数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244返回返回(2)在画实物连线时，应先连干路，再连分压电路。在画实物连线时，应先连干路，再连分压电路。(3)闭合开关前闭合开关前P应先置于应先置于a端，此举为保护小电珠。为使端，此举为保护小电珠。为使小电珠亮度增加，滑片小电珠

16、亮度增加，滑片P应向应向b端滑动，使其分压增加。端滑动，使其分压增加。(4)在在ab间电流的变化从间电流的变化从00.122 A，变化较大，为了更准，变化较大，为了更准确，应在确，应在ab间多测几组数据。间多测几组数据。答案答案(1)17.37.7(2)如图所示如图所示(3)a(或左或左)b(或右或右)(4)ab返回返回例例3为了测定和描绘一只标有为了测定和描绘一只标有“220 V,40 W”的白炽灯丝的伏安特性曲线，可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，它只有一组线圈一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁

17、芯上，输入端接在绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V 图实图实86交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移，移返回动它的位置，就可以使输出电压在动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，之间连续变化，如图实如图实86中画出的是调压变压器的电路图符号。实验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、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。导线等实验必备器材。返回(1)在图实在图实86中完成实验电路图，要求在额定电压中完成实验电路图，要求在额定电压下测

18、得的数据误差尽量小。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？电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？图实图实87返回(3)如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图实实87所示，试根据图线确定：把两只完全相同的所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“220 V,40 W”的白炽灯串联接在的白炽灯串联接在220 V交流电源的火线和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？零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？返回解析解析(1)该设计是该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知实验知识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接火线，采用识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接火线，采用伏安法测出伏安法测出U、I值，安培表内接。值，安培表内接。(2)在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的