描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、描绘小灯泡的伏安特性曲线 目标1理解伏安特性曲线的定义，掌握用伏安特性曲线研究电学元件的导电性质，会根据实验数据正确画出伏安特性曲线并能根据伏安特性曲线求出某工作状态下的电阻。2能正确应用电流表、电压表及滑动变阻器，能根据实验要求选择电流表和电压表的量程，能熟练连结电路。知识点1实验目的(1)学会使用电流表和电压表。 (2)掌握描点法画小灯泡的伏安特性曲线。 (3)根据UI图线分析电流随电压的变化规律。2实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。小灯泡(3.

2、8V,0.3A)的电阻很小，当它与电流表00.6A串联时，电流表的分压影响很大，故为准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用( )接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用( )式连接。3实验器材小灯泡（3.8V,0.3A）或（9V,0.7A）一只，电压表（03V15V），电流表（00.6A3A）各一只，滑动变阻器（20）一只，学生低压直流电源（或电池组）、电键一只、导线若干、坐标纸、铅笔。4实验步骤连结电路：将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键用导线连结成如图所示电路。安培表外接。滑动变阻器接成分压式。电流表采用0.6A量程，电压表，先03V量程，

3、当电压超过3V时换用15V量程。测出小灯泡在不同电压下的电流。闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到最( ) 端，以使电键闭合时小灯泡电压能从0开始变化，同时，这样做也防止电键刚闭合时电灯两端电压过大而烧坏灯丝。移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流I，并将测量值数据填入表格。U（V）00.20.40.60.81.01.21.62.02.42.83.2I（A）说明：UI图线在U0=1.0v左右将发生明显弯曲，故在U=1.0v左右测绘点要密，否则将出现很大误差。画出伏安特性曲线：在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。在坐标纸上描出各组数据所对应的点。（坐标系纵轴和横轴的标

4、度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜。）将描出的点用平滑的曲线连结起来。就得到小灯泡的伏安特性曲线。拆除电路、整理仪器。5实验注意事项实验前应先检查电流表、电压表是否指零，不指零时要先转动定位螺丝使指针指零。（2），由于小灯泡阻值较小，一般采用电流表外接法。（3）研究小灯泡伏安特性时，电压需从。起连续变化，且变化范围较宽，滑线变阻器应采用分压式接法。（4）实验过程中，电压表量程变更：U3V时采用015V量程。（5） 为了保护元件不被损坏，连接电路时电键应断开，连好电路后，闭合电键前滑动变阻器的滑片应在图中的A端. 实验中，滑片向B端移时要注意不要让加在灯泡两端的电压超过灯泡的额定电压.

5、 （6）在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动触头位置。当电压指在额定电压处时，测出I=？后，要马上断开电键。(7) 在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例要适当，尽量使测量数据画出的图线占满整个坐标纸，最后一定要用平滑曲线连接各点，千万不能用折线.难点突破：（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线时，为什么用分流和外接呢？以下情况用分流：1。要求按照节约电能原则2。所用的滑动变阻器最大阻值与电路其他部分总电阻相近或者是数量级相同 以下情况用分压： 1。要求电压由0开始调节 2。滑动变阻器最大阻值明显比电路中其他部分总电阻小，且实验要求电压（电流）的变化范围较大；3.若采用限流接法，电路中的最

6、小电流仍超过用电器的额定电流。如无特别要求的分流或都分压都可以小灯泡灯丝电阻本身就比较小，按照“大内偏大，小外偏小的”原则，所以用外接。 “大内偏大，小外偏小的”即测大电阻时电流表内接，最后结果偏大；测小电阻时电流表外接，最后结果偏小。（2）. 数据处理实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，然后再对应地读电流值. 然后在根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些. （3）. 实验研究根据图像分析小灯泡的电阻变化规律，因为随灯泡两端电压的增加，流过它的电流将增大

7、，灯丝温度升高，灯丝的电阻率增大，导致灯泡电阻增大，所以小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是一条曲线，根据曲线形状可分析出由于灯丝电阻的伏安曲线斜率不断减小，则其电阻应是逐渐增大的，也即其电阻率随温度升高而增大. 并不是所有物质的电阻率随温度升高而增大，一些半导体材料的电阻会随温度的升高而减小，这些半导体常用来制作热敏电阻，来实现一些温度控制电路. 关于半导体热敏电阻，将在以后的实验中介绍.典型例题例1、一个标有“220V 60W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220V,在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示,如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是( ) 答:ACD. 分析:当加

8、在电灯上的电压由零增大到220V时,灯丝由室温升高到白炽状态下的2000左右,故灯丝的电阻将显著增大,由此可知,只有B符合实际.例2、某灯泡两端的电压为1V时,其电流为0.2A,当电压为2V时,其电流为0.3A,那么电压为1.5V时,则( )A.其电流一定为0.25AB.其电流一定大于0.25A而小于0.3AC.其电流一定大于0.2A而小于0.25AD.以上说法均不对答:B.分析:分析易知,电压为1.5V时,灯丝电阻5R20/3,所以当电压为1.5V时,其电流将大于例3、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的器材有:电压表V1(量程6V,内阻20K)

9、 电压表V2(量程20V,内阻60K)电流表A1(量程3A,内阻0.2)电流表A2(量程0.6A,内阻1)变阻器R1(01000,0.5A)变阻器R2(020,2A)学生电源E(68V)开关S及导线若干.实验中要求电压表在06V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电流表应选用（ ） ,变阻器应选用（ ） .在图所示的方框中画出实验的原理图.解:小灯泡“6V 3W”额定电压为6V,额定电流为0.5A,即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5A,最大电压不超过6V,在选择电压表和电流表时,本着安全、精确的原则,安全原则即量程要大于所测电流或

10、电压值,精确原则是量程要尽量小,量程越小测量越精确,故电流表应选A2,电压表应选V1;滑动变阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则.“安全”即流过变阻器最大电流(I=E/R)应小于允许通过的最大电流.“方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻,本实验中小灯泡在正常工作时电阻为R灯= =12,故应选用R2.连接电路时,变阻器采取分压式;电流表接成外接法.原理图如图所示. 课堂练习 1在描绘小灯泡的伏安特性时，以电流值作横坐标，电压值作纵坐标。所得的图线可能是下面15-73图线中的（ ）2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，已备有以下器材：小灯泡、电压表、电流表、学生电源、开关，还需要的器

11、材是_。3、实际小灯泡的伏安特性曲线不是直线，是因为（ ）A、小灯泡是非纯电阻的电器 B、任何导体的电阻率均随温度的升高而增大C、金属导体的电阻率一般随温度升高而增大 D、以上说法均不正确4、关于测小灯泡伏安特性曲线的实验中，电路应采用 A、电流表内接 B、电流表外接 C、滑动变阻器起限流作用 D、滑动变阻器起分压作用 5在描绘小灯泡的伏安特性曲线时采用如图15-74所示电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表示数变化而电压表指针不动，下列原因可能的是（）A灯泡中灯丝已烧断B滑动变阻器滑片接触不良C灯泡内部短路D滑动变阻器A端接触不良6某灯泡上标有“4V、0.7A”的字样，在实验中所用的

12、电流表为00.6A3A，电压表为0315V，则实验中应分别选用哪个量程？7彩色电视机电路中，有一消磁电阻，每次开机时，都要对电视机的荧光屏进行消磁，这一电路若存在故障，由于地磁或其他原因都会使荧光屏带磁，造成彩色偏色或局部有色斑。现对这种消磁电阻在低压下进行测量，了解其I-U特性曲线的变化。请根据下表中给出的数据绘出其I-U特性曲线。根据绘出的U-I特性曲线，推想一下这个消磁电阻工作在220V电压情况下，开机的瞬间最大电流为多少？一段时间之后电流为多少？分析上述I-U特性曲线，导体中的电流是否随所加电压增大而增大？本题中在多大范围内电流是增大的，在什么范围电流是减小的？8在“描绘小灯泡的伏安特

13、性曲线”的实验中，所用小灯泡为（2.8V,1.4W），请将图中器材按正确电路连结起来。- 3 15- 0.6 3- +9（1996年上海高考题）某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和I的数据：编号12345678U（V）0.200.601.001.401.802.202.603.00I（A）0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光在图中画出I-U图线。从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯线电阻的变化情况是_。这表明导体的电阻随温度升高而_。I/A0.20.10123U/V10 (1)在描绘小灯泡伏安特

14、性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路和器材，并将它们的编号填在横线上. 应选取的电路是_，滑动变阻器应选取_。 E总阻值15，最大允许电流2A的滑动变阻器 F总阻值200，最大允许电流2A的滑动变阻器G总阻值1000，最大允许电流1A的滑动变阻器(2)由实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图中b线. 将该小灯泡与一干电池组成闭合回路，该电池两极间的电压随电路中电流的变化关系图线如图中a线，则小灯泡与电池连接后的实际功率为_W；若再将一阻值为0.75的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为_W.11、如图所示为某灯泡的IU曲线，该灯泡的额定功率为10W，额定电压为20伏，现在要使灯泡的实际功率为48W，则可串联一个多大的电阻