测绘小灯泡伏安特性曲线实验实用教案

1、一、实验目的一、实验目的(md):(md): 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，用电流表和电压根据欧姆定律，用电流表和电压(diny)(diny)表分表分别测出小灯泡在不同电压别测出小灯泡在不同电压(diny)(diny)下的电流，建下的电流，建立立I IU U坐标系，描出的点用平滑的曲线连接起来坐标系，描出的点用平滑的曲线连接起来即得到小灯泡的伏安特性曲线。即得到小灯泡的伏安特性曲线。二、实验二、实验(shyn)(shyn)原理：原理： 第1页/共32页第一页，共33页。2.2.电流表外接电流表外接: :因为小电珠因为小电珠(

2、2.5V,0.3 A)(2.5V,0.3 A)电阻很小电阻很小, ,如果如果(r (rgu)gu)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. .为为较为准确测出电压、电流较为准确测出电压、电流, ,电流表采用外接法电流表采用外接法. .滑动变阻器采用分压式滑动变阻器采用分压式: :使电压能从使电压能从0 0开始连续开始连续(linx(linx)变化变化. .3.3.滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器的限流接法和分压接法变阻器的限流接法和分压接法第2页/共32页第二页，共33页。4.4.仪器选择仪器选择(xunz)(xunz)的三个原则的三个原

3、则安全性原则安全性原则: :通过通过(tnggu)(tnggu)电源、电流表、电电源、电流表、电压表、电阻等的电流不能超过其允许的额定值压表、电阻等的电流不能超过其允许的额定值. .精确性原则精确性原则(yunz):(yunz):根据实验需要根据实验需要, ,选取精度选取精度合适的仪器合适的仪器, ,以尽可能减小实验误差以尽可能减小实验误差. .电压表、电流电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一表指针的偏角要大于满偏的三分之一. .第3页/共32页第三页，共33页。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. .如本如本实验中滑动变阻

4、器分压接入电路实验中滑动变阻器分压接入电路, ,应选用小电阻滑动变阻器应选用小电阻滑动变阻器。只有这样。只有这样, ,在移动在移动(ydng)(ydng)滑片调节电路时滑片调节电路时, ,相应用电器相应用电器上的电压变化才会均匀、明显上的电压变化才会均匀、明显; ;如果选择大电阻的滑动变阻如果选择大电阻的滑动变阻器器, ,就会出现在移动就会出现在移动(ydng)(ydng)滑片调节时滑片调节时, ,刚开始时用电器刚开始时用电器上的电压几乎不变上的电压几乎不变, ,过了某位置后又迅速增大的现象过了某位置后又迅速增大的现象, ,不易不易于操作于操作. .第4页/共32页第四页，共33页。三、实验三

5、、实验(shyn)(shyn)器材器材 2.5V2.5V、0.3A0.3A的小灯泡的小灯泡(dngpo)(dngpo)；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；导线若干；开关一个；导线若干；第5页/共32页第五页，共33页。1. 1.电流表、电压表电流表、电压表( (非理想电表非理想电表(din bio)(din bio)2.2. 的接法：的接法：3.3.电流表内接；电流表内接；4.4.2.2

6、.滑动变阻器的接法：滑动变阻器的接法：5.5.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、实验四、实验(shyn)(shyn)电路电路 第6页/共32页第六页，共33页。五、实验五、实验(shyn)(shyn)步骤步骤 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左端，闭合开关滑动变阻器触头应移到最左端，闭合开关(kigun)S(kigun)S。这样做时为了使开关这样做时为了使开关(kigun)(kigun)闭合时小电珠电压能从闭合时小电珠电压能从0 0开始开始变化；同时，这样做也防止开关变化；同时，这样做也防止开

7、关(kigun)(kigun)刚闭合时小电珠刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝两端电压过大而烧坏灯丝1 1连接电路连接电路将小电珠、电流表、电压表、滑动将小电珠、电流表、电压表、滑动(hudng)(hudng)变阻器、电源、开关用导变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路线连接成如图所示电路第7页/共32页第七页，共33页。(2)(2)移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由小到大逐渐改变，在灯泡额定小到大逐渐改变，在灯泡额定( dng)( dng)电压范围电压范围内测出内测出1212组不同的电压值组不同的电压值U U和电流值和电流值I I，并将

8、测量数，并将测量数据填入表格据填入表格. .U U/ / V V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2I I/A/A0 0U U/ / V V1.61.62.02.02.42.42.82.83.23.23.63.63.83.8I I/A/A第8页/共32页第八页，共33页。3 3断开断开(dun ki)(dun ki)开关，拆下导线，将仪开关，拆下导线，将仪器恢复原样。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为纵轴、以为纵轴、以U U为横轴，建立坐标系为横轴，建立坐标系 (2) (2)在坐标纸上描

9、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标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐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标纸为宜) ) (3) (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到(d (d do)do)小电珠的伏安特性曲线小电珠的伏安特性曲线第9页/共32页第九页，共33页。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，灯丝电阻图线斜率不变，灯丝电阻(dinz)(dinz)不变；不变；v当电压升高以后，图线当电压升高以后，图线斜率逐渐减小，小灯泡的斜率逐渐减小，小灯泡的电阻电阻

10、(dinz)(dinz)随着电压随着电压的升高的升高( (灯丝温度随之升灯丝温度随之升高高) )而增大；原因是金属而增大；原因是金属的电阻的电阻(dinz)(dinz)率随温率随温度的升高而变大。度的升高而变大。六、数据分析六、数据分析 第10页/共32页第十页，共33页。1 1电路的连接方式电路的连接方式 (1) (1)电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻很小，与电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻很小，与0 00.6 A0.6 A电流表串联电流表串联(chunlin)(chunlin)时，电流表的分压影响时，电流表的分压影响不能忽略；不能忽略； (2) (2)滑动变阻器应采用分压式连接：目

11、的是为了使小电滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化珠两端的电压能从零开始连续变化2 2闭合开关闭合开关S S前，滑动变阻器触头应移到小电珠前，滑动变阻器触头应移到小电珠(dinzh)(dinzh)分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠珠(dinzh)(dinzh)电压能从零开始变化同时，也为了防止开电压能从零开始变化同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠关刚闭合时小电珠(dinzh)(dinzh)两端电压过大而烧坏灯丝两端电压过大而烧坏灯丝七、注意事项七、注意事项 第11页/共32页第十一页，共33页。3 3U UI

12、 I图线在图线在U U1.0 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左右测绘点要密，否则左右测绘点要密，否则(fuz)(fuz)将出现很大误差将出现很大误差4 4电流表选择电流表选择 0.6 A 0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠量程，电压表量程选择视小电珠的额定的额定( dng)( dng)电压而定，即使用的若是电压而定，即使用的若是“2.5 V,0.3 “2.5 V,0.3 A”A”的小电珠，选用电压表的的小电珠，选用电压表的3 V3 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线图线应

13、是平滑曲线而非折线(zhxin)(zhxin)，且横纵坐标标度适中。，且横纵坐标标度适中。 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第12页/共32页第十二页，共33页。 1 1由于电压表不是理想电表，内阻由于电压表不是理想电表，内阻(ni z)(ni z)并非无穷大，对电路的影响会带来误差并非无穷大，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、误差八、误差(wch)(wch)分析分析 第13页/共32页第十三页，共33页。(2011 (2011

14、 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 V 2.8 V，功率约为，功率约为 0.8 W 0.8 W 的小灯泡的小灯泡(dngpo)(dngpo)，现要用伏安法描绘这个，现要用伏安法描绘这个灯泡灯泡(dngpo)(dngpo)的的 I IU U 图线如图所示，有下列器材图线如图所示，有下列器材供选用：供选用：第14页/共32页第十四页，共33页。A A电压表电压表(0(03 V3 V，内阻，内阻(ni z) 6 k)(ni z) 6 k)B B电压表电压表(0(015 V15 V，内阻，内阻(ni z) 30 k)(ni z) 30 k)C C电流表电流表(0(03

15、 A3 A，内阻，内阻(ni z) 0.1 )(ni z) 0.1 )D D电流表电流表(0(00.6 A0.6 A，内阻，内阻(ni z) 0.5 )(ni z) 0.5 )E E滑动变阻器滑动变阻器(10 (10 ，2 A)2 A)F F滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器变阻器(200 (200 ，0.5 A)0.5 A)G G蓄电池蓄电池( (电动势电动势 6 V 6 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， 电压表应选用电压表应选用_， 电流表应选用电流表应选用_， 滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器应选用变阻器应选用_ ( (用序号字母

16、用序号字母表示表示) )A AD DE E零起必分压零起必分压第15页/共32页第十五页，共33页。(2)(2)通过实验测得此灯泡通过实验测得此灯泡(dngpo)(dngpo)的伏安特性曲线如图的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可求得此灯泡乙所示，由图线可求得此灯泡(dngpo)(dngpo)在正常工作时在正常工作时的电阻为的电阻为_._.(3)(3)若将此灯泡若将此灯泡(dngpo)(dngpo)与电动势与电动势 6 V 6 V、内阻不计的电、内阻不计的电源相连，要源相连，要使灯泡使灯泡(dngpo)(dngpo)正常发光，需串联一个阻值为正常发光，需串联一个阻值为_的电阻的电阻101011.

17、411.4当当U=2.8VU=2.8V，I=0.28AI=0.28A额定额定( dng)( dng)电压为电压为 2.8 V 2.8 V，功，功率约为率约为 0.8 W 0.8 W 的的小灯泡小灯泡第16页/共32页第十六页，共33页。 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曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的的实验，小灯泡标有实验，小灯泡标有 “3.8 V “3.8 V，1 W”1 W”的字样，电池组电动势为的字样，电池组电动势为4.5 V4.5 V（内阻（内阻不计），滑动变阻器有两种规格：不计），滑动变阻器有两种规格：R1R1标有标有“10

18、 “10 ，2 A”2 A”，R2R2标有标有“100 “100 ，20 mA”20 mA”测量测量(cling)(cling)时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据多组数据(1)(1)滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器应选用变阻器应选用 R1 (2) (2)开始实验开始实验(shyn)(shyn)前他的实物接线如下图甲所示，请指出该学前他的实物接线如下图甲所示，请指出该学生实物接线中的错误有哪些？生实物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

19、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第17页/共32页第十七页，共33页。请就此请就此(jic)(jic)在下图乙中进行正确的连接在下图乙中进行正确的连接 第18页/共32页第十八页，共33页。例例2 2一只小灯泡，标有一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”“3 V,0.6 W”字样现用如图所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给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1.R1.已知：滑动变阻器最大阻值为已知：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

20、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)在设计电路的过程在设计电路的过程(guchng)(guchng)中，为了尽量减小实验误中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用差，电流表应采用_(_(选填选填“内接内接”或或“外接外接”)”)法滑动法滑动变阻器的连接方式应采用变阻器的连接方式应采用_(_(选填选填“分压式分压式”或或“限流限流式式”)”)(2)(2)画出你所设计画出你所设计(shj)(shj)的实验电路图的实验电路图( (尽量减小实验误差尽量减小实验误差) )外接外接分压式分压式 烧表必分压烧表必分压第19页/共32页第十九页，共33页。(3)(3)用笔画线当导线，根据用笔画线当导线，根据(gnj)(gnj)设计的电路图将实物图连成完整设计的电路图将实物图连成完整的电路的电路