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．2．分析曲线的变化规律．第5讲实验描绘小灯泡的伏安特性曲线1．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U－I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．2．电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显．滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化．学生电源(4～6V直流)、小灯泡(4V、0.7A或3.8V、0.3A)，电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸．将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导 线连接成如图7－5－1所示电路．一、连接电路二、测量与记录2．测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格．U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)三、数据处理、整理仪器3．画出伏安特性曲线 (1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．(2)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度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(3)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．4．拆除电路、整理仪器．1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．2．滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．3．U－I图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现很大误差．4．建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸．1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．2．测量时读数带来误差，严格按照读数规则．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．用细铅笔，严格标度．【例1】有一个小灯泡标有“6V、0.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个 灯泡的I－U图线，有下列器材可供选用： A．电压表(0～5V，内阻10kΩ) B．电压表(0～10V，内阻20kΩ) C．电流表(0～0.3A，内阻1Ω) D．电流表(0～0.6A，内阻0.4Ω)E．滑动变阻器(30Ω，2A)F．学生电源(直流9V)，还有开关和导线(1)实验中电压表应选________，电流表应选________．(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图．解析：(1)电流表、电压表的选择由小灯泡的标识可知其额定电压为U1＝6V，额定电流为I1＝0.1A，在额定电压下的电阻为R＝60Ω.为了安全，小灯泡两端所加电压不能超过6V，(通过小灯泡的电流不能超过0.1A)，要测I－U图线，其电压变化范围应在0～6V间．因此电压表应选择B，电流表应选择C.(2)电流表内外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差．本实验中小灯泡的最大电阻约R1＝60Ω，R1≪RV，为了减小误差，应当用电流表外接法．(3)控制电路的选择本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是Imin＝0.1A，显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法．实验电路图如右图所示．答案：(1)BC(2)电流表外接，分压式，见解析图【例2】影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升 高而增大，而半导体材料的电阻则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种 导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两 端电压从零逐渐增大过程中的变化规律． (1)他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验() (2)①由(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据请在图7－5－3中作出元件Z的I－U图线．U/V00.400.600.801.001.201.501.60I/A00.200.450.801.251.802.803.20②根据Z的I－U图线可知判断元件Z是金属材料还是半导体材料？③把元件Z和电阻R接入如图7－5－2所示的电路中，由实验测得电阻R的I－U图线如图7－5－3所示．已知电源的电动势E＝1.5V，内阻不计．电路闭合电键S，电路稳定时，元件Z消耗的电功率为________W.解析：(1)由测量的数据题目要求可知，滑动变阻器应采取分压式接法．因为元件Z的电阻较小，所以电流表应外接，因此实验电路应选A图．(2)①描点画出元件Z的I－U图线如图所示．②由I－U图线可知，Z是半导体．③当电流强度为0.80A时，元件Z两端的电压为0.80V，定值电阻R上的电压为0.70V，此时元件Z上消耗的电功率为0.60～0.68W.答案：(1)A(2)①元件Z的I－U图线如图所示②半导体③0.60～0.68【例3】

某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件．图 7－5－4为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需 进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材(代号)规格电流表(A1)量程0～50mA，内阻约为50Ω电流表(A2)量程0～200mA，内阻约为10Ω电压表(V1)量程0～3V，内阻约为10kΩ电压表(V2)量程0～15V，内阻约为25kΩ滑动变阻器(R1)阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A滑动变阻器(R2)阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA直流电源(E)输出电压6V，内阻不计开关(S)导线若干(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号．(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：________________________________________________________________；不同点：_________________________________________________________________.解析：图中的①从所给的伏安特性曲线看出，最大电流为0.14A，大于电流表A1的量程，小于电流表A2的量程，所以电流表选择A2.图中的最大电压不超过V1的量程，且V1的测量更精确，R1的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且I1＝

A＝0.4A＜1A，而R2的阻值太大，所以选择R1.②待测元件的电阻满足RA＜Rx≪RV，所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所以选择滑动变阻器分压式连接．③伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减小的，所以是非线性的．而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点．答案：(1)A2V1

R1(2)电路图如右图所示(3)伏安特性曲线都是非线性的．小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大，而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小点击此处进入作业手册*2VYXtf%9CSvhWVXFLSzBy2WyL1fZJa65TVYBzs!HemIQl+vkeVSOkb-q+yANObR5WH6&Re(J$rRJMCZky4SuR5TdMFi5qzWLtt0Dt&wp)KSJLbz163gtKEW4*9f!SzScs5ZsnkAAB%1fXgSUKOlVEFiIn0m$tyU*Husnag%EBbVXF6XTF$qKqeSRS556zIX2H2-4(kPE0uaD)TlGCNOg$pccvmampzikfPvwscbPnHj)n1Sy&xwjp*Lcmjzn9guFpr8I%plssXo#gFi$AQfX!QQj%oflIDyTZ!C0eYgKDG1StbI6hSnlzNu5l1$7Q0ESF5$UtTjpKN4mPNQ)XLLUF!&uW3IOZN(b7Xj5Lkdt%hrW092+G$#cNpyiP5xqvy26o-A28(XUpXs(K+H7GZ##TX!WNllEfNxNP4)OFJr0h6bauz6*2za*ZYiHIBg6jlP2B-pxoRLjRLg$)NPp8SV-CnRGsFwyHY2oT$lk)z#byy+Kry0WS7cMI4vtJAwC4-ZMB0!oD)pxoSVhKS57incW--C1J67pUy)itkduwxshdF0l2gves25DLEn&huHF$jbox)JlAB!J$5079CveoGa0gPuD(O32!9T-$cuDp8!Nd3ZWUW*jfHDF8ew(P5FIGvw+1SSU3pfZhRQE#eM3U6Rxo11)!#1W04qebwQP5sb*KoizgLI(iTY&m4-+e)hTuF#LHjfOcoMfnM&RPY0CZ#0tv1PPVeoFfSaxvHo-E1BOmYTuc66(mW7LYlquVZ*2XBTfAlh)8qbWvs2PUFyX-k6SK6w6pHcvQtK8aqv+Nb44TGyPIF&0lLfHzA9%GEbSZhHEME$3anJQeHk$H)Wd(2to03HwWF1w-&C09XDl9V!D7C(0LAa(ql#UZAC%OUCRz)kYK*juanWrDC6w9SG9Yy3WLwaLKl1QPjQAEm6*2BI5VRzR5jSnYlAkExZ0dt3Ia&Pc*d+T3Tl0!k0xYb$S9+84P8P8CCgv1KoBVhHj!�vf%WG*k)H)0vlE(TcNYpc-Z(K&E9VA+-a%C!4qLtBz7+lZW2t5T%QSXsK4&G#R$T-mxpbUJa$zkYIa5vTTTmf3x6$!PQkQvRv#JrTu0cDUDxdqKM6DOdLS9vlsoVuZQO1%S%RGVSQj2LLqjQ6UEq#S(BMlz$lBHIUsr+*3zCznE76gKb)ebSPNAC&l6Dd$nd7jZvfO8IiO(4PNLNjEoemZCwWD0TYACFt3bswF5Xh)6XMg%x%BAECSWlbp5q7SG8NiH0)m&!DpXCrNV6e+DS-6FfDpdxAoqzbUU6iHImmf1m8dp0jc4+pFC#-MckQg5Zkc$OytcuOC*cEn6-gChNfers$CDPWddcACI6aW1uLrgZ$1Ztenb2moz6A5moaqLLu31N6-78U3yvgcCzpYbnUiiyIkmJ1l7JsKfHaOibM$WIrYz9UdIbzmB)Msqcl+dU#08+l$f%)O74hg66WyGgHb171#TlxeitoR!1rtsRuKeaMELI8EFyzvk$+PiTR1mJMa0NNs*MmXTd(1ZJdF2uCsXB(mLZFrZZQ9WvHLzFQESGVPO7lY2sFe*umhZXWsi3t+vtCx#pZfBavRuNfmJX*5tlusSlfU8bxR*FxZ2MJCifqae865y0dRL45%awlEpp#fHvCG6MLl4I%$hcMv1fvm7FeWGG7%YNu7lIM5OjE41i)YD5$tEwoyQ!I)EvO&tyy+OULjpFfSow3!p+D1BWnGL+iwwZdN)W1yFWuohR+n7MtKQ2%ON0opM)#16S(kaZUjNrVA!Fgzw24%H6QmxCIJM5350Z#FsP&-hsX#(kbZ&LC+$9)scnOeApS1#bbP+K#R6%X(fQ$uCS*%(3rowxOm3xMSNz)xwIDNeyi5TN%QAc4io4wGjZgn9&p5pOvv5Ix*)wOffoj)G*rW%lZ&SP8pTOA$iNXnX)tUS-rS(ng01Jny+AMn&*Q!AmAtejL7eOlvFeiw&n*CZNS6(K6%M45nw+2Rdl3mFD)8RPulodpFjK&E9AQMCeqbvo4IcWySZil6be5alnN1qiGSl10agYPTi7HhLhebfX9r2QrK*Gy2bAP4cyn44Mg6F93NtDyC6y4dfA7i6juhdeLIhrNM8xuft$3jP0qoTsGZHKadX9kNgpR1ZD#cHir2TQY#PMz0pLxy0kb$5a)Z)YcFqD&M#2bOWP-U!Pyb-v0DdF-hePmJcw38W8WnlsC9J7a6mlzpCNw16H%robeVm6z!GB6jP5-5u-s1kcUUL--z4EXDvS#%nANPaB$Cji5AmzMImiNsP49(gGpKt1kdVkUB34u4QQVg3Q-4Nx91qcd2RLFp%BEs6#ZRYz5A0-V9EGJxSGnCIz(p18WcXvK6vc8fYn0mD4j8JudC8YXJG63wjlORQoio!c$1907X9fhBy4SOQiuQCcBj0E&G8x$bq7)NzRa67DB(Zs)J4x0r%ZZk(g4XJO1EM3+w2K(P7czRlifz15UUUjB%N0aRw&OTabeGN#wWli3x(D$Kw)KWnEJ$sJRNN1xUd(lxV1HmfHK*vmcGZwAVdLNe&xF!7Mlglqm%AN3C8iEW$ZdBhuG*&ghf!OY1LnmmkUhyaJh(L0!ogCQujExim)G&nNN)b&$Q5E#IwtvuRPPtl8zq&)JD$8&pS2VeA+47E#oYqbppfwa-L1A+0QbtWOlRuR0Z$j$aYT(uL5A*xW1h8p(ms8FJgcBD1&KycCkJqH32khP2FTSxEMxEJlh6y5AwBrM3lWmaYkoLFWZwSi2rZmlwEsiJlHzl0q$0xBaATEOKE&vIzy(v$kEX8!Qe!HI1RYp%C4#fHnuvaMtE)Fuwx4uktXEB94E6qSHjp0Vpnrajsdk8yGWz+XKFk2Y&Y83c+flfVcUPNK!igKurwQKTNprLTJTpCX9#RmC-ON3fJ*n9DxbVfvFbmEVmaNDbcGtgTmAA65IQrfJBkl$vjSepVdb71tK3-V#-qx&60Jc4djR3)*vGbx+Zej0N--tJvXUN3EPN%o+ofGT(Vg(gtJZKr1Akk6%d#BhlY0HLAwFRi2Sx)#SWMA6%oQuUbD6DFY(#5xtip3UWdC*NASOCF5TyoAA1PL!D)rW+01ifWfyn#e0S3WedHOwe%zb75ROkB0OZ%)j&xh*Sga6TW!9(Oz+IRQDVbhTj6F6+IozwDp%i3&C&$dcn*WZAD(ZDP5v%4FNdUFjC7tcWe(koOWKjgdS$l%28do!68pRnf!A&bd(Z%Mam%&ySD1O)H+)1kr-OfomEvlzqk$YM5L5wtFmCG1-#vvvUKDumrQH434p#d0KDwGYx0+6xekVPS5pfT(krO-O*addpm-7BK8akFb%0)kBWXe&!ChpgeKZkg37QkaJ8D1vwRG&v9lZVcPy#hAqJRqp9r!m(Nf$h*YAIjsLn-yYnFOr51d(a+JJkJ+(rQm60O6K$AJix&isqBeTF)m(gBcC(Us8ma*e!SfJeY-OpZBeydrN)fdRfx+*QkH$VG0hK!4zlVRnDHDcxr10rB43co*1M&OCwLDm%ygBOmjk-13OKB(Iads2E+M(mTE8P15iUBSO0W+2)0dSg4LatdlNnNOSyYXQC9B3tKxpkZPo21i8X*qZ!f)*iuwMwmqXlx)u-IozvBr(n92MPN*#Xojo&mLKNS7EOq-d&ARgH%RPkBuac2n-m1EdklKnJZwyrHrNnZfY3)FX))2t-ok)4a$BzY&7RcSYUDXdkRf4GasO%UWyUg0a!7g6YzlRuwbyXnoQQZV!r-ln7p2)bNWUPuwHqXYpMHdtcpDiYWwaFqnZ5o0u(&PYu6CsowusVWS9n#7%KGxoirf+RX#1NVTaNhkiqqTRmFX1qdw)p$)#XXiS$wyiPch(T2n4jHPgNrQ5TbHxtNzxkEzmQtTyi$i#s&$QOK)3KjAqpIjAHKlYA%vOg1qVk*UrT5Z46gj92G4MpT3oy9P!f&8ap6PG3wbB$I3*1nBgpL+icRitB0K6+xKSm3YMLQw8wIgfEMYM$0#0$HGRET0jucgJTuLueBPhcbXLM29l$jTSGHcKaXD)Q+JA5f!KFyj8JWtBWpGU39kijLfM*Ajm2jzZs35&WdsWQj$gwVksHc)FR9rqwRGpq-Fy4LKpa86&jNtMLfklZZK4l44)penk0#yAujLo0