实验：描绘I-U特性曲线 课件-2026-2027学年高二上学期物理教科版必修第三册

第二章

电路及其应用

第5节实验：描绘I-U特性曲线我们已经知道，金属导体遵守欧姆定律，即在温度一定的条件下，其I-U特性曲线是一条过原点的直线。IU这节课我们通过实验描绘小灯泡的I-U特性曲线，看看它是什么形状？你可以分析其中的原因吗？一、实验设计设计实验电路时，可以把它分为测量电路和控制电路两部分。1.测量电路：用电流表测量通过小灯泡的电流，用电压表测量小灯泡两端的电压。由于小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，实验时采用电流表外接法。设计实验电路时，可以把它分为测量电路和控制电路两部分。2.控制电路：利用两节干电池作为电源，使用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流和它两端的电压。我们希望小灯泡两端的电压在零至额定电压之间变化，因此控制电路中的滑动变阻器采用分压接法。测量时，为了便于描点和分析，一般让电压表每次读数的变化量相等。电源两极间的电压要稍高于小灯泡的额定电压。设计实验电路时，可以把它分为测量电路和控制电路两部分。综上分析，实验电路如图所示：测量电路控制电路二、实验操作1.按电路图连接电路。2.将滑动变阻器的滑片P置于A端，使小灯泡两端的电压为零，检查无误后，闭合开关S。3.将滑片P逐渐向B端移动，让电压表每次读数的变化量相等，直到达到小灯泡的额定电压。读出U和I的数值，记录在表格里。4.断开开关S，拆除电路，整理器材。U/VI/A5.如图所示，在坐标纸上建立平面直角坐标系。以纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U，根据实验得到的数据在坐标系上描点，并用平滑曲线连接起来，便得到小灯泡的I-U特性曲线。U/VI/A三、结论分析1.根据实验数据描绘的图线有什么特点？为什么会出现这种情况？图线如图所示导体的电阻与温度有关。金属导体的电阻是随温度的升高而增加的。当小灯泡两端电压达到额定电压正常发光时，灯丝温度会达到2000°左右。从室温20°升高到2000°左右。灯丝电阻变化明显。2.根据你得到的实验数据，由R=U/I计算小灯泡的电阻。以电阻R为纵坐标，电压U为横坐标，作出小灯泡的电阻随电压变化的曲线，你能发现什么特点？RU小灯泡的电阻随着电压的升高而增大。3.我们如果通过实验描绘一个定值电阻的I-U特性曲线，要求加在定值电阻两端的电压不要太大，每次通电时间要尽可能短，读数完毕立即切断电源，这样做的目的是什么？我们实验时，由于所加电压不太高，通过的电流不太强，每次通电时间很短，其温度可以认为保持不变或者变化不大，从而由于温度的变化而引起的电阻改变可以忽略。因此I-U特性曲线是一条直线。能否根据小灯泡的I-U特性曲线不是一条过坐标原点的直线，就认为小灯泡的灯丝不遵守欧姆定律思考：不能，小灯泡的电阻变化是因为温度变化的原因。某一个金属导体，在温度没有显著变化时，电阻是不变的，它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。在测绘出的伏安特性曲线中，电流与电压不成正比，这类电学元件叫做非线性元件。导体A、B的伏安特性曲线某晶体二极管的伏安特性曲线拓展学习典例精析典例精析典例精析典例精析典例精析典例精析