测小灯泡伏安特性曲线实用教案

1、实实目目验验的的 1 1了解小灯泡的伏安特性了解小灯泡的伏安特性 2 2练习分压电路练习分压电路(dinl)(dinl)的连接的连接第1页/共31页第一页，共32页。实实原原验验理理 在纯电阻电路中，电阻两端的电压在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响实际电路中，由于各种因素的影响(yngxing)(yngxing)，IUIU图象不再是一条直图象不再是一条直线读出若干组小电珠两端的电压线读出若干组小电珠两端的电压U U和和电流电流I I，然后在坐标纸上以，然后在坐标纸上以U U为纵轴，为纵轴，以以I I为横轴

2、就画出为横轴就画出IUIU曲线曲线第2页/共31页第二页，共32页。实实仪仪验验器器第3页/共31页第三页，共32页。实实步步验验骤骤 如图如图6464所示，连接实验电路所示，连接实验电路(dinl)(dinl)。注意滑动变阻器的滑动端。注意滑动变阻器的滑动端P P开始时的位置。开始时的位置。第4页/共31页第四页，共32页。 0.6 3A153V1.按回路连接按回路连接(linji)2.连线不能交叉，不能通过用电器连线不能交叉，不能通过用电器3.不能涂改不能涂改第5页/共31页第五页，共32页。实实步步验验骤骤 从从0V0V开始，调节滑动变阻器，逐渐增大加开始，调节滑动变阻器，逐渐增大加在小

3、灯泡两端的电压，每隔在小灯泡两端的电压，每隔O.5V(O.5V(或或0.3V)0.3V)，取，取一组数据一组数据(shj)(shj)并将电压、电流数据并将电压、电流数据(shj)(shj)记人表格中。注意小灯泡的额定电压和额定电记人表格中。注意小灯泡的额定电压和额定电流值。流值。实验次数12345678 U(V)01.01.52.02.53.03.43.8 I(A)第6页/共31页第六页，共32页。实实步步验验骤骤 依据表格依据表格(biog)(biog)中的数据，在中的数据，在IIU U坐标系坐标系( (如图如图65)65)中，画出小灯泡的伏中，画出小灯泡的伏安特性曲线。安特性曲线。第7页/

4、共31页第七页，共32页。1.图形要尽量占满坐标纸，连图线时 曲线要平滑，一定不要画成折线2.电阻的倒数(do sh)是该点与原点连线的斜率第8页/共31页第八页，共32页。实实步步验验骤骤小灯泡的电阻率随温度的升高而增大小灯泡的电阻率随温度的升高而增大第9页/共31页第九页，共32页。注注事事意意项项变阻器要采用分压接法；电流表外接法；电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；画出的图线占满坐标纸，连线一定(ydng)用平 滑的曲线，不能画成折线； UI图线中，电阻是某点与原点连线的斜率。第10页/共31页第十页，共32页。7、误差、误差(wch)来源：来源：第11页/共31页第十一页，共32页。

5、 例例1一个小灯泡的额定电压为一个小灯泡的额定电压为6.3V，额定电，额定电 流流 约为约为 0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的 伏安特性伏安特性(txng)曲线，实曲线，实 验电路图所示。验电路图所示。 电源电源E1：电动势为：电动势为8.0V，内阻不计；，内阻不计； 电源电源E2：电动势为：电动势为12.0V，内阻不计；，内阻不计； 电压表电压表V：量程为：量程为010V，内阻约为，内阻约为10k 电流表电流表A1：量程为：量程为03A，内阻约为，内阻约为0.1; 电流表电流表A2：量程为：量程为0300mA，内阻约为，内阻约为1； 滑动变阻器

6、滑动变阻器R：最大阻值：最大阻值10，额定电流，额定电流1.0A；第12页/共31页第十二页，共32页。 开关S，导线若干。 依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路 实验中电源应该选用 ；电流表应该选用 实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性(txng)曲线。U/V 00.5 0.8 1.0 1.21.5 2.0 I/A00.05 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 U/V 2.5 3.0 4.05.06.0 6.3I/A0.18 0.20 0.23 0.25 0.27 0.27 第13页/共31页第十三页，共32页。第14页/共31

7、页第十四页，共32页。解：解： 实验实验(shyn)原理和实和连线如图所示。原理和实和连线如图所示。 小灯泡的额定电压为小灯泡的额定电压为63V,故电源用故电源用E1、小、小灯泡的额定电流为灯泡的额定电流为03A，故电流表用，故电流表用A2 IU曲线如图所示。曲线如图所示。第15页/共31页第十五页，共32页。一同学(tng xu)在实验中还测出a ,b ,c,三种元件的伏安特性元件特性曲线分别如下图所示中的（ a ）（ b ）（ c ），下列说法中正确的是（ ）abcA a可以作为标准电阻使用可以作为标准电阻使用B b能作为标准电阻使用能作为标准电阻使用C b的阻值随电压的升高的阻值随电压的

8、升高(shn o)而增大而增大D c的阻值随电压的升高的阻值随电压的升高(shn o)而增大而增大AC第16页/共31页第十六页，共32页。 例2（04上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示(biosh)小灯泡上的电流和电压）：I/A0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U/V0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）在左下框中画出实验电路图）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、可用的器材有：电

9、压表、电流表、滑线变阻器（变化电流表、滑线变阻器（变化(binhu)范围范围010电源、小电源、小灯泡、电键、导线若干灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小煤泡的）在右图中画出小煤泡的UI曲线曲线.（3）如果某一电池的电动势是）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是内阻是2.0.问问:将本题将本题中的灯泡接在该电池两端中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少小灯泡的实际功率是多少?（简要（简要写出求解过程写出求解过程;若需作图若需作图,可直接画在第（可直接画在第（2）小题的方格图）小题的方格图中）中）第17页/共31页第十七页，共32页。解：（1）见下图; （2）见下图（3）作出U=

10、EIr图线，可得小灯泡(dngpo)工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡(dngpo)实际功率为0.28瓦第18页/共31页第十八页，共32页。 例例2的的UI图线及图线及U =EIr图线图线第19页/共31页第十九页，共32页。1、某同学选用一只标有、某同学选用一只标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，用电流表和电压表测量的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而计算它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻值。出它在不同电压下的实际电阻值。根据根据(gnj)实验数据画出的实验数据画出的I-U图象图象如右如右.从图象看出从图象看出,电压越高，电压越

11、高， 对应的实际电阻值越对应的实际电阻值越_，这说明灯丝材料的电阻率，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而随温度的升高而_。若实验室提供的器材是：。若实验室提供的器材是：电动势为电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池；量程，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A的的直流电流表；量程直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值的直流电压表；最大阻值10的滑动变阻器；一只电键和若干导线。的滑动变阻器；一只电键和若干导线。请画出正确请画出正确(zhngqu)的实验电路图；的实验电路图；并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。动触头的位

12、置。第20页/共31页第二十页，共32页。解：曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着(su zhe)电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用3V（快要超过3V时再改用15V量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。第21页/共31页第二十一页，共32页。2、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡的电

13、阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实验(shyn)室可以提供的器材如下： 直流电源E（电动势约4V，内阻可不计）； 电流表A（量程为00.6A，内阻约0.5）； 电压表V（量程为05V，内阻约20k）； 滑动变阻器R1（阻值010，额定电流2A）； 滑动变阻器R2（阻值0200，额定电流1.5A）电键S及导线若干。实验(shyn)测得的数据记录在下表中：U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80I/A00.074 0.210 0.210 0.250 0.2840.300第22页/共31页第二十二页，共32页。（1）请在坐标纸）请在坐标纸上

14、画出小灯泡上画出小灯泡(dngpo)的的UI图线。图线。（2）应选择的滑）应选择的滑动变阻器为（填写动变阻器为（填写仪器符仪器符号）：号）： 。（3）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路图，并在图中标出器材的符号。图，并在图中标出器材的符号。（4）试求：电压为）试求：电压为1.50V和和2.80V时小灯泡的电阻值并说时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同明它们大小不同(b tn)的原因。（结果保留的原因。（结果保留2位有效数位有效数字。）字。）第23页/共31页第二十三页，共32页。第24页/共31页第二十四页，共32页。解答：（1）如图a：（

15、坐标选取合适；描点正确；将各点连成光滑(gung hu)曲线）（2）R1（3）如图b：（分压电路；电流表外接）（4）由图可知：U1=1.50V时，I1=0.200A； U2=2.80V时，I2=0.275A， 得： RL1 = U1 / I1 = 7.5. RL2= U2 /I2 = 10 由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导致灯丝电阻变大。所以有：RL2RL1 第25页/共31页第二十五页，共32页。3、电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关.图222是研究它们关系的实验电路.为了便于进行实验和保护蓄电池E，给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）,电源

16、的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和.在图1中给出了实验所用的器材,请按照图2的电路将仪器连接成实验电路.（电压表选3V量程,电流(dinli)表选0.6A量程）. 某同学在实验时测出了9组电流(dinli)、电压的值。根据U/I算出了相应的外电阻R0。根据UI算出了相应的输出功率P。在图3的直角坐标系中描出了相应的9个点。请你在图中画出PR关系图线。根据图线可以得出电源输出功率的最大值Pm= ，对应的外电阻R= 。 第26页/共31页第二十六页，共32页。第27页/共31页第二十七页，共32页。第28页/共31页第二十八页，共32页。RP/解解:（1）1.5560.002（2）实物连

17、线）实物连线;从从9组数据中可得最大组数据中可得最大电压电压(diny)为为U = 3.0V，所以电压，所以电压(diny)表的量程选表的量程选0 3V 用用I = 检验，电流检验，电流(dinli)不超过不超过0.60A，所以，所以，电流电流(dinli)表量程选表量程选00.6A。 描描PR关系图线得出关系图线得出Pm=（0.8000.005）W，没有，没有单位不给分。得出单位不给分。得出R=（5.00.4），没有单位不给，没有单位不给分。分。PR第29页/共31页第二十九页，共32页。4、如右图所示，是某一半导、如右图所示，是某一半导体器件的体器件的U-I图。图。从图中可看出，当电流超从

18、图中可看出，当电流超过某一数值后，其电阻过某一数值后，其电阻(dinz)迅速迅速_(填增大或填增大或减小减小)。将该器件与标有将该器件与标有“8V,16W”的用电器串联后，接入电动的用电器串联后，接入电动势为势为10V的直流电源的直流电源 两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的电压是电压是_V,该直流电源的内阻是该直流电源的内阻是_。当用电器在使用当用电器在使用(shyng)时，不小心发生了短路。此时时，不小心发生了短路。此时流过直流电源的电流是流过直流电源的电流是_A。解：解： 增大增大; 1; 0.5; 约约3.4第30页/共31页第三十页，共32页。