10实验1：描绘小灯泡的伏安特性曲线

实验1:描绘小灯泡的伏安特性曲线★实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律.★实验原理用分压电路改变小灯泡两端的电压，从电压表和电流表上读出相应的电压值U和电流值I，在坐标纸上作图.根据金属的电阻率随温度的升高而增大的特点，分析曲线的变化规律.★电路分析小灯泡的电阻大约为100,由于小灯泡的电阻很小，所以要用安培表外接法。而描述小灯泡的伏安特性曲线时，要求电压从0V到小灯泡的额定电压的多个电压下的电流，故而滑动变阻器的接法要用分压接法。电键要接在电源的主要电路上，以便更好的控制电路。★实验器材小灯泡（4V，0.7A或3.8V，0.3A），电流表，电压表，滑动变阻器，学生电源（4V〜6V），导线，电键.★实验步骤按右图所示接好电路.闭合K，使滑动变阻器的阻值由小到大逐渐改变，保证电压表的示数在0〜4V或0〜3.8V的范围内变化，并记录下12组左右不同的电压值U和电流值I.在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，描点并画出U-I曲线.根据图象分析小灯泡的电阻的变化情况，并根据金属的电阻率随温度的升高而增大的特点，解释小灯泡的电阻发生的变化.★注意事项闭合电键时，滑动变阻器的阻值不能为最大,若为最大，闭合电键后，小灯泡两端的电压最大，可能会超过额定电压，而烧坏小灯泡.选用最大值较小的滑动变阻器，便于调节.接成分压电路，可以从零到额定电压的大范围内改变小灯泡两端的电压.采用电流表外接法.，与电流表的内阻比较接近，与电压表的内阻相差较远，

采用外接法，误差较小.图线上各点的连接应画成自然光滑和曲线.★应用演练【例1】用下图中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A、0.6A两档，内阻可忽略，电压表有15V、3V两档，内阻很大.测量时要求加在灯泡两端和电压从0V调到12V(2)某次测量时电流表的指针位置如右图所示，其读数为.解析：由于灯泡U额=12V，故电压表必须选用15V量程，灯泡正常工作电流：I=P额/U额湖.42A.故电流表选用0.6A量程.灯泡正常工作时电阻：RL=U「/P广28.8Q.R：较小，而电压表内阻很大，故选用电流表外接法.又因为实验时电压必须从0调到12V，故需用分压式电路.电路图如实验步骤甲图.实物连线如下图.

答案:(1)见上图，(2)0.380A〖点评〗在做实物图的连接问题时，应首先画出实验原理图，在实验原理中应明确电流表是内接还是外接，变阻器是限流还是分压，在连线时要按一定顺序，如从电源正极开始，到负极结束，并注意电表'+、一”及量程；一般情况下，先连接串联部分的电路，然后再连接并联部分的电路.【例2】某同学利用如甲图所示的电路，研究加在标有“3.8V，0.3A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流的关系，得到如下表所示的数据.12345678910111213U/V00.100.150.200.400.601.001.602.202.603.003.403.80I/A00.0500.0750.1000.1240.1400.1600.2000.2300.2580.2740.2900.310由这些数据可以得到：⑴比较U1=1.00V和U2=3.00V时小灯泡的电阻的大小，并说明其原因.(2)小灯泡两端的电压从零到额定电压变化时，小灯泡的最大电阻是多少？最大电功率是多少？(3)通过小灯泡的电流等于0时，这个小灯泡的电阻是多少？解析：(1)随着电压的增大，通过小灯泡的电流也增大，导致小灯泡的热功率增大，温度升高.随着温度的升高，灯泡灯丝的电阻率增大，则灯泡的电阻增大.则U1时小灯泡的电阻比u2的电阻大.电流、电压达到最大时，小灯泡的电阻最大，灯泡的最大电阻为：Rmax=U/I=3.80/0.310=12.3Q.此时的电功率也最大：Pmax=UI=3.80x0.310=11.78W.由题目所给数据可知，，当通过小灯泡的电流比较小时，电压与电流成正比，即说明此时小灯泡的电阻可认为不变.因此电流等于零时的电阻即为开始电流很小时的电阻：R0=U]/I]=0.100/0.50=2.0Q.答案：(1)U]时小灯泡的电阻比U2的电阻大，(2)12.3Q，11.78W(3)2.0Q

〖点评〗正确理解数据的含义及数据间的关系是解本题的关键.★同步练习小灯泡的u-i图象是否是直线？其原因是不是直线而是曲线，其原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大.右图为某个小灯泡的I-U图线，当灯泡两端所加电压为1V时，灯丝的电阻Ra=Q；当灯泡两端所加电压为3V时，灯丝的电阻Rb=Q.10Q,20Q应选下图中的哪种电路A^-（A^3.要测定小电珠L“2.5V，0.3A”的伏安特性曲线，测量电路AB应选下图中的哪种电路A^-（A^解析：电珠的电阻为R=U/I~8.3Q，与电流表的内阻相差不是很大，则电流表的分压作用就会很大；而电压表的内阻比电珠的电阻大很多，则电压表的分流作用很小.为了减小误差，应采用电流表外接法，即A图.4,一个标有“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的关系可用图象表示，下面四个图象中，肯定不符合实际的是ACDA1B1C1D1有一只电压表，量程已知，内阻Rv已知，另有一电池（电动势未知，但不超过此电压表的量程，内阻可以忽略），请用这只电压表和电池，再用一个电键和一些连接用的导线，设计测量某一高值电阻Rx的实验方法，简要地写出测量步骤和需要记录的数据，以及Rx的计算式.画出电路图._TOC\o"1-5"\h\z解析：电路图如右图所示.I:、VV—I（1）如甲图所示，先利用电压表直接测量电源电^'Rx动势：U]=E.I一l|―_II―l|―I_I（2）如乙图所示，由电压表的读数和内阻求出电甲乙流I广u/r、,，然后根据电阻的定义得：r=（e-u）/i广（u「u）/i,.22VX22122B组

灯丝的电阻率随温度的升高而，所以，在灯泡不发光时与正常发光时相比较,时电阻大.一个灯泡接入电路后，从不发光逐渐增加亮度的过程中，灯丝的电阻将怎样变化？.增大，发光，逐渐变大某同学用两种导电元件分别研究它们的导电性质，他根据实验中所测的数据，分别绘制了U-I图线如右图所示.下列判断正确的是CA.只有A图正确B.只有B图正确C.A图和B图都正确D.A图和B图都一定不正确如右图所示，为某灯泡的I-U曲线，该灯泡的额定功率为10W，额定电压为20V，现在要使灯泡的实际功率为4.8W则可串联一个多大的电阻？（电路的总电压恒定为20V）I/AU/VI0.30812200IB20Q解析：由图可知：当灯泡的实际功率为4.8W时，灯泡两端的电压为12V，通过灯泡的电流为I/AU/VI0.30812200IBR=（U总-U,）/I=（20-12）/0.4=20Q.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V，3W”，其他供选择的器材有：电压表V1（量程6V，内阻20kQ）电流表气（量程3A，内阻0.2Q）电流表A2（量程0.6A，内阻1Q）变阻器R1（0〜1000Q，0.5A）变阻器R2（0〜20Q，2A）学生电源E（6〜8V）开关S及导线若干实验中要求在电压表0〜6V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，则在上述器材中，电流表应选，变阻器应选.A2，r2在下方方框中画出此实验的原理图.l—————————————————————————————————r

解析：小灯泡的额定电流为0.5A,故电流表选用A2；当小灯泡的电流达到额定