第二章 学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线

1、.学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学习目的1.理解电流表的内接法和外接法，并会进展正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法，能进展正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法一、电表的读数方法对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定准确度，按照指针的实际位置进展读数即可103 V的电压表和03 A的电流表读数方法一样，此量程下的准确度是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位2对于015 V量程的电压表，准确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到

2、0.1 V.3对于00.6 A量程的电流表，准确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读，即读到最小刻度的一半0.01 A.举例：如图1为电流表和电压表的刻度盘图1甲图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V.二、描绘小灯泡的伏安特性曲线1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

3、，I值，在IU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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图2所示图22实验器材学生电源46 V直流或电池组、小灯泡“4 V0.7 A或“3.8 V0.3 A、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线假设干、铅笔、坐标纸3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，按实验电路图连接好实物图注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零2闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，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，填入下表.次数12345678电压U/V电流I/A4断开开关，整理好器材4数

4、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3将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线5实验结果与数据分析1结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线2分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化曲线向横轴弯曲，即曲线上的点与原点的连线的斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大6本卷须知1因IU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，因此滑动变阻器应采用分压式接法2由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法3画IU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纸为宜，不要画成折线

5、，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例1在“描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，选择“3 V0.5 A的小灯泡作为研究对象，请答复下面几个问题：1以下实验器材中应选择_填入器材序号A电流表量程00.6 A, 内阻约1 B电流表量程03 A，内阻约1 C电压表量程015 V，内阻约10 kD电压表量程03 V，内阻约2 kE滑动变阻器阻值0100 F滑动变阻器阻值010 G电源电动势约为6 V，内阻不计H开关S，导线假设干2在本实验中，滑动变阻器应采用_填“分压或“限流接法，电流表应采用_填“内或“外接法3在图3方框中画出实验电路图，并用实线代

6、替导线，将图4中的器材连接成可供实验的电路图3图4答案1ADFGH2分压外3见解析图解析1灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；为方便实验操作，滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；2描绘小灯泡伏安特性曲线要求电压与电流从零开场变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；3滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图甲所示：根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图乙所示：二、实验数据处理例2如图5甲所示为“测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物电路图，小灯泡的额定电压为

7、3 V.图51在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图2完成以下实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最_选填“左或“右端；闭合开关后，逐渐挪动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压到达额定电压；记录如下8组U和I的数据，断开开关根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常 发光3数据分析：从图线上

8、可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_图线说明导体的电阻随温度的升高而_小灯泡正常工作时的电阻约为_保存到小数点后一位答案1见解析图2左见解析图3先不变，后逐渐增大增大14.6 解析1与实物电路相对应的电路图如图甲所示2为保护电路平安，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线如图乙所示3从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大图线说明导体的电阻随温度的升高而增大根据IU图线可得电压U3 V时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R 14.6 .1分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填

9、在表格中.电表所选量程测量值015 V03 V03 A00.6 A答案11.0 V2.20 V0.80 A0.16 A解析015 V的最小分度为0.5 V，读数为11.0 V；03 V的最小分度为0.1 V，读数为2.20 V；03 A的最小分度为0.1 A，读数为0.80 A；00.6 A的最小分度为0.02 A，读数为0.16 A.2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，可供选择的实验器材如下：小灯泡L“3.8 V0.3 A电压表V量程05 V，内阻约5 k电流表A1量程0100 mA，内阻约4 电流表A2量程0500 mA，内阻约0.4 滑动变阻器R1最大阻值10 ，额定电流1.0 A滑

10、动变阻器R2最大阻值500 ，额定电流0.5 A直流电源电动势约为6 V，内阻不计开关S，导线假设干1在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_2在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号答案1R1A22见解析图解析1此题滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，应中选用最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选R1.电流表A1的量程太小，故电流表应选A2.2电路图如下图，因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法3在“描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，实验室备有以下器材供选择：A待测小灯泡“3 V,0.6 AB电流表A1量程3 A，内阻约为1 C电流表A2量程0.6 A，内阻约为5 D电

11、压表V1量程3 V，内阻约为10 kE电压表V2量程15 V，内阻约为50 kF滑动变阻器最大阻值为100 ，额定电流50 mAG滑动变阻器最大阻值为10 ，额定电流1 AH电源电动势为4 V，内阻不计I开关及导线等1电流表应选用_；电压表应选_；滑动变阻器应选用_填器材前面的字母2在图6甲实物图中，有部分线已连好，要求小灯泡的电压从零开场测量，请连成符合要求的完好的电路图3开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于_选填“A端“B端或“AB中间图64某同学实验后作出的IU图像如图乙所示，那么当灯泡两端的电压为2.4 V时，灯泡的实际电阻是_ 结果保存两位有效数字答案1CDG2见解析图3A端4

12、4.4解析2要求小灯泡的电压从零开场变化，滑动变阻器应采用分压式接法；电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，完好电路图如下图3由题图甲可知，测量电路与滑动变阻器左侧并联，故为了保证电路的平安，开关闭合之前，滑片位置应滑到A端；4由题图乙可知，当电压为2.4 V时，电流I0.55 A，由R得：R 4.4 .1.多项选择用伏安法测未知电阻Rx时，假设不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器按图1所示接好，只空出一个电压表的一个接头K，然后将K分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么图1A假设电流表示数有显著变化，K应接aB假设电流表示数有显著变化，

13、K应接bC假设电压表示数有显著变化，K应接aD假设电压表示数有显著变化，K应接b答案BC解析假设K从a移到b时，电流表读数有显著变化，说明电压表的分流作用明显，K应接在b处，故A错误，B正确；假设K从a移到b时，电压表读数有显著变化，说明电流表的分压作用明显，K应接在a处，故C正确，D错误2要测绘一个标有“3 V0.6 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3 V，并便于操作已选用的器材有：电池组电动势为4.5 V；电流表量程为0250 mA，内阻约5 ；电压表量程为03 V，内阻约3 k；开关一个、导线假设干1实验中所用的滑动变阻器应选以下中的_填字母代号A滑动变阻器最大阻

14、值20 ，额定电流1 AB滑动变阻器最大阻值1 750 ，额定电流0.3 A2实验的电路图应选用以下图中的_填字母代号答案1A2B解析1 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作可知控制电路必定为“分压电路，而“分压电路需要用总阻值较小的滑动变阻器，应选A.2在1中已经明确了控制电路，然后要选择电流表的接法，题中3，而200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知电路图应选用图B.3图2是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物连接图图2图31根据图2在虚线框中画出实验电路图；2调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图3

15、中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V读数为：_、_、_、_.两组数据得到的电阻分别为_和_答案见解析解析1由实物连接图可知电路图如下图2电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表示数为0.10 A，表示数为0.24 A；电压表量程为3 V时，最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以表示数为2.00 V，表示数为0.28 V灯泡两端电压小，电流就小，故为同一组数据，为另一组数据，根据欧姆定律R18.3 ，R2 2.8 .4一个小灯泡上标有“4 V0.5 A的字样，如今要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线现有以下器材供选择：A电压表05 V

16、，内阻约10 k B电压表015 V，内阻约20 kC电流表03 A，内阻约1 D电流表00.6 A，内阻约0.4 E滑动变阻器10 ，2 A F滑动变阻器500 ，1 AG电源直流6 V、开关、导线假设干图41实验时，选用图4中_填“甲或“乙电路图来完成实验，请说明理由：_.2实验中所用电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_用字母序号表示3把图5所示的实验器材用实线连接成实物电路图图5答案1甲描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开场，并要多取几组数据2ADE3如下图5在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动

17、变阻器、电表、开关和导线要求能测出尽可能多组数据，如图6所示是没有连接完的实物电路已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根图61请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完好；2连好电路，闭合开关，挪动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，那么故障的原因可能是_；3排除故障后闭合开关，挪动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，假设要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向_端滑动选填“左或“右；4图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_.答案1连线如图2c段导线断路或灯泡灯丝断了3右4灯丝的电阻会随温度的升高而增大解析1测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法，

18、这样能使小灯泡两端的电压从零开场逐渐增大，小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大，而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表正极和灯泡的左端连接好，只能将电压表与灯泡直接并联，采用电流表的外接法，这样误差较小2由于整个电路分成两条支路，电压表这条支路无故障，而灯泡这个支路出故障，只能是灯泡的灯丝断了或c段导线断路所致，导致电压表直接接入干路，电阻过大，滑动变阻器无法控制电流，电流表几乎不偏转3小灯泡的额定电压为2.5 V，要增大电压必须调节滑动变阻器，让滑动变阻器与小灯泡并联部分的电压增大，所以P要向右滑动4从伏安特性曲线可以看出，电压升高时，电压表示数与电流表示数的比值增大，故曲线说明了灯丝的电阻随着温度升高而增大6要测绘额定电压为2