18 19第2章学生实验描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、第第2章章 直流电路直流电路 学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 知知识识探探究究 学习目标 1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择 2.理解滑动变阻器的两种接法，能正确地应用 3学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并 典典例例剖剖析析 掌握分析图线的方法 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知识探究知识探究 知知识识探探究究 一、实验原理 电流表 测出流过小灯泡的电流，用电压表用电流表电压表 测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I- U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 典典例例剖剖析析 二、实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡

2、(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、滑动变阻器 、电压表、电流表电流表 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸 滑动变阻器当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 三、实验步骤 1根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程 ，按如图1所示的断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为 电路图连接好实物图(注意开关应 断开零 ) 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 图1 返返首首页页 知知识识探探究究 2闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有明显的示数，记录一组电压U和电流I. 3用同样的方法测量并记录几组U和I，填入

3、下表 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 电压U/V 电流I/A 4断开开关，整理好器材 返返首首页页 知知识识探探究究 四、数据处理 1在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系 2在坐标纸中描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中， 典典例例剖剖析析 以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) 平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线 3将描出的点用平滑 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 五、注意事项 1因I- U图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此分

4、压式接法 滑动变阻器应采用 分压式 2由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 外接法 典典例例剖剖析析 3闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡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灯泡两端电压过大而烧坏灯丝 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 4I- U图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差 5 当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加， 到额定值记录I后马上断开开关 典典例例剖剖析析 6 画I- U图线时纵轴、 横轴的标度要适中， 使所描绘图线占据整个坐标

5、纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 典例剖析典例剖析 知知识识探探究究 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，供选择的实验仪器如下： 器材 规格 器材 规格 最大阻值10 ， 额定电流1.0 A 最大阻值1 k， 额定电流0.5 A 电动势约6 V，内阻约0.5 返返首首页页 小灯泡 标有“3.8 V，0.3 A”字样 滑动变阻器R1 典典例例剖剖析析 电压表V 量程05 V，内阻5 k 滑动变阻器R2 直流电源E 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 电流表A1 量程0100 mA，内阻4 电流表

6、A2 量程0500 mA， 内阻0.4 导线、开关等 知知识识探探究究 (1)在上述器材中，滑动变阻器应选 ；电流表应选 (填器材代号) (2)在图2中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 图2 返返首首页页 解析 (1)为方便实验操作，滑动变阻器应选R1；灯泡额定电流为0.3 A 知知识识探探究究 300 mA，电流表应选A2. (2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压3.8接法；灯泡正常发光时的电阻R0.3 12.67 ，电压表内阻为5 k，电流表内阻为0.4 ，电压表内阻远大于灯泡电阻

7、，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 答案 (1) R1 A2 (2)见解析 返返首首页页 某同学研究小灯泡的伏安特性所使用的器材有：小灯泡L(额定电压 知知识识探探究究 3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程 3 V，内阻 3 k)；电流表 源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干 (量程0.5 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验 典典例例剖

8、剖析析 电路原理图 返返首首页页 知知识识探探究究 (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图3所示 典典例例剖剖析析 图3 由实验曲线可知，随着电流的增加，小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”) 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 解析 (1)小灯泡的电压要求从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡的额定电压超出电压表的量程，需与R0串联后接入电路 电路图如图所示 (2) I- U图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大根据电L阻定律RS，得灯丝的电阻率增大 典典例例剖剖析析 当当

9、堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 答案 (1)实验电路原理如图所示 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 (2)增大 增大 返返首首页页 知知识识探探究究 在实验过程中，电压表应根据用电器的额定电压或电源电压进行选择，电流表应根据通过用电器的电流进行选择，在分压电路中，滑动变阻器一般选择阻值 典典例例剖剖析析 小的，这样便于调节 . 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 知知识识探探究究 1要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到

10、3 V，并便于操作已选用的器材有： 电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 ) 电流表(量程为0250 mA，内阻约5 ) 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 电压表(量程为03 V，内阻约3 k) 开关一个、导线若干 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号) A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A) B滑动变阻器(最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A) 返返首首页页 知知识识探探究究 (2)实验的电路图应选用图 (填字母代号) 典典例例剖剖析析 A B C D 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 解析 (1

11、)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A. (2)由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用B图 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 答案 (1)A (2)B 返返首首页页 知知识识探探究究 2某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，得到如下表所示的一组U- I数据： 编号 U(V) 1 0.20 0.020 2 0.60 0.060 3 1.00 0.100 4 1.40 0.140 5 1.80 0.170 6 2.20 0.190 7 2.60 8 3

12、.00 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 I(A) 灯泡发光情况 0.200 0.205 正常发光 不亮 微亮 逐渐变亮 返返首首页页 (1)试在图4上画出U- I图线当U1.40 V时，灯丝的温度逐渐升高，其电阻随温度升高而 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 图4 (2)从图线上可以看出，当小灯泡两端电压逐渐增大时灯丝电阻的变化是 . 【导学号：12602109】 返返首首页页 解析 (1)根据给出的数据描点，用平滑的曲线连接各点，如图所示，可以看 知知识识探探究究 出当U1.40 V时，由U- I图线可知，图线斜率逐渐增大，故其电阻随温度

13、升高而增大 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 (2)从图线可知，当U1.40 V时，图线斜率基本不变；当U1.40 V时，图线斜率逐渐增大，所以灯丝电阻的变化是开始不变后来逐渐增大 答案 (1) U- I图线见解析图 正 不变 增大 (2)开始不变后来逐渐增大 返返首首页页 3某同学在探究规格为“2.5 V 0.6 W”的小灯泡伏安特性曲线实验中，采用 知知识识探探究究 如图5甲所示的电路进行测量现备有下列器材可供选用： A量程是00.6 A，内阻是0.5 的电流表 B量程是03 A，内阻是0.1 的电流表 C量程是03 V，内阻是6 k的电压表 D量程是015 V，

14、内阻是30 k的电压表 E阻值为01 k，额定电流为0.5 A的滑动变阻器 F阻值为010 ，额定电流为2 A的滑动变阻器 G蓄电池(6 V，内阻不计) H开关一个，导线若干 返返首首页页 典典例例剖剖析析 图5 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 知知识识探探究究 (1)为使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 (只填字母代号) (2)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片 P 应置于最 (选填“左”或“右”)端 典典例例剖剖析析 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 (3)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭

15、合开关S后，无论如何调节滑片 P， 电压表和电流表的示数总是调不到零， 其原因是 点到 点的导线没接好(空格中请填写图5中的数字，如“2”点到“3”点的导线) (4)该同学描绘出的小灯泡伏安特性曲线示意图如图6所示，则小灯泡的电阻随工作电压的增大而 (选填“不变”“增大”或“减小”) 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 图6 返返首首页页 解析 (1)小灯泡的额定电压为2.5 V， 额定电流为0.24 A， 为了减小读数误差， 知知识识探探究究 电流表和电压表应分别选择量程为00.6 A和03 V的，本题中滑动变阻器采用分压式接法，应选择010 的 (2)为了保证开关S

16、闭合前流经小灯泡的电流最小，滑片 P 应置于最左端 (3)电压表和电流表的示数总是调不到零，是由于电表中总有电流通过，滑动变阻器串联在了电路中，1点到5点的导线没有接好，连成了限流式接法，这也是限流式和分压式接法的最大区别 (4)伏安特性曲线上的点与坐标原点的连线的斜率随着工作电压的增大而减小，所以小灯泡的电阻在不断增大 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 答案 (1)A C F (2)左 (3)1 5(或5 1) (4)增大 返返首首页页 知知识识探探究究 4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中， 除有一标有“3 V 1.8 W”的小灯泡、电源、导线和开关外，还有：

17、电流表A(00.6 A，内阻约为0.1 )、电压表V(03 V，内阻约为4 k)、滑动变阻器 R(010 ，2 A)实验要求保证器材的安全，灯泡两端的电压能从0开始连续调节，测量结果尽量准确 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 (1)为尽可能地减小误差， 实验中采用电流表 (选填“内接”或“外接”)法， 采用正确的方式测出的电阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的真实值 返返首首页页 (2)设计并画出一个合理的电路图 知知识识探探究究 (3)某同学根据电路图连接实物图时，并未连接完整，请用笔画线代替导线完成实物图的连接 【导学号：12602110】 当当 堂堂

18、达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 图7 返返首首页页 知知识识探探究究 U34 000 5 解析 (1)灯泡正常发光时电阻RP1.8 5 ，5 0.1 ，故电流表采用外接法采用外接法时，通过灯泡的实际电流小于电流表读数，根据欧U姆定律RI得，测出的电阻值小于电阻的真实值 22 典典例例剖剖析析 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 (2)电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示 典典例例剖剖析析 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 返返首首页页 知知识识探探究究 (3)根据电路图连接实物图： 当当 堂堂 达达 标标?固固 双双 基基 典典例例剖剖析析 答案 (1)外接 小于 (2)见解析 (3)见解析 返返首首页页 知知识识探探究究 5 要测绘某电学元件(最大电流不超过6 mA， 最大电压不超过7 V)的伏安特性曲线，设计电路如图8所示，图中定值电阻R1 k，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 ；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 k；电源电动势E12 V，内阻