一實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿枥L小電珠的伏安特性曲線分析伏.ppt

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)描繪小電珠的伏安特性曲線。 (2)分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。 二、實(shí)驗(yàn)原理 用電流表測(cè)出流過(guò)小電珠的電流，用電壓表測(cè)出小電珠兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連起來(lái)。,三、實(shí)驗(yàn)器材 小電珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一個(gè)、電壓表(03 V15 V)與電流表(00.6 A3 A)各一個(gè)、滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 )一個(gè)、學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。,四、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法 1兩種接法比較,都是為了保護(hù)電路元件,a端,b端,閉合S前觸頭位置,分壓電路調(diào)節(jié)范圍大,負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍,分壓電路調(diào)節(jié)范圍大,0UE,負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍,串、并聯(lián)關(guān)系不同,兩種接法 電路圖,對(duì)比說(shuō)明,分壓接法,限流接法,方式 內(nèi)容,由上表可以看出：滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能。 2兩種接法的選擇,(2)兩種接法的適用條件 限流式接法適合測(cè)量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)。 分壓式接法適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)。 如果Rx很小，限流式接法中滑動(dòng)變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大。Rx很大時(shí)，分壓式接法中Rx幾乎不影響電壓的分配，滑片移動(dòng)時(shí)，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)。,若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過(guò)電流表(或電壓表)的量程，或超過(guò)待測(cè)電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法。 若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，應(yīng)改用分壓電路。 若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路。 兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低。,五、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按圖實(shí)81中的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。,圖實(shí)81,(2)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S。 (3)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。,I(A),3.8,3.6,3.2,2.8,2.4,2.0,1.6,U(V),I(A),1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0,U(V),(4)拆除電路，整理儀器。,六、數(shù)據(jù)處理 (1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系。 (2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜) (3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，就得到小電珠的伏安特性曲線。,七、注意事項(xiàng) (1)電路的連接方式： 電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾‰娭?3.8 V,0.3 A)的電阻很小，與00.6 A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大。 滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是使小電珠兩端的電壓能從零開(kāi)始連續(xù)變化。 (2)閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的觸頭應(yīng)移到使小電珠分得電壓為零的一端，使開(kāi)關(guān)閉合時(shí)小電珠的電壓從零開(kāi)始變化，同時(shí)也是為了防止開(kāi)關(guān)剛閉合時(shí)因小電珠兩端電壓過(guò)大而燒壞燈絲。,(3)IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)較大誤差。 (4)當(dāng)小電珠的電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加，到額定值記錄I后馬上斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。 (5)誤差較大的點(diǎn)要舍去，IU圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線。 八、誤差分析 (1)由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差。 (2)電流表、電壓表的讀數(shù)帶來(lái)誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)。 (3)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)操作誤差。,實(shí)驗(yàn)原理與操作,例1 (2012安徽高考)圖實(shí)82為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V。,圖實(shí)82,(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟： 閉合開(kāi)關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_； 閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，_； 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。 (2)在虛線框中畫(huà)出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖。,解析 (1)滑動(dòng)變阻器在最左端時(shí)，小燈泡電壓最小，為了保護(hù)小燈泡不被燒壞，因此在閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處在最左端。在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)注意電壓表的示數(shù)，不能超過(guò)小燈泡的額定電壓。 答案 (1)使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓 (2)如圖實(shí)83所示,圖實(shí)83,題組演練 1在描繪小燈泡的伏安特性曲線時(shí)，采用如圖實(shí)8 4所示的電路，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表的示數(shù)變化而電壓表的指針不動(dòng)，下列原因可能的是 ( ),圖實(shí)84,A燈泡中燈絲已燒斷 B滑片接觸不良 C燈泡內(nèi)部短路 D滑動(dòng)變阻器A端接觸不良 解析：由圖知，若電壓表的電阻無(wú)窮大，移動(dòng)滑片時(shí)，因電流表示數(shù)有變化，故和電流表串聯(lián)的回路中不存在斷點(diǎn)，故A錯(cuò)。若滑片接觸不良，電路中不可能有電流，故B錯(cuò)。若滑動(dòng)變阻器A端接觸不良，滑片移動(dòng)時(shí)電流表和電壓表讀數(shù)均變化，故D錯(cuò)。若燈泡內(nèi)部短路則燈泡兩端電壓為零，電壓表指針不變，移動(dòng)滑片時(shí)，只有電流表指針變化，故選C。 答案：C,2如圖實(shí)85甲所示是某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定電阻約為10 的小燈泡的伏安特性曲線的電路圖，圖乙是他們按照?qǐng)D甲所示的電路在實(shí)物上連線的示意圖，教師檢查發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線的一端接錯(cuò)了地方，請(qǐng)你在圖乙中的這根連線上畫(huà)上“”，并直接在圖上畫(huà)出這根導(dǎo)線的正確連線。,圖實(shí)85,解析：由題圖甲可看出，測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線的供電電路圖是分壓式接法，測(cè)量電路是安培表外接法。正確連線如圖所示。,答案：見(jiàn)解析,數(shù)據(jù)處理與誤差分析,例2 表格中所列數(shù)據(jù)是測(cè)量小電珠UI關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：,0.215,0.205,0.195,0.180,0.150,0.100,0.050,0.000,I(A),3.0,2.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0.2,0.0,U(V),(1)分析表格內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)電路圖是圖實(shí)86中的_(選填“甲”或“乙”)；,圖實(shí)86,(2)在圖實(shí)87所示的方格紙內(nèi)畫(huà)出小電珠的UI曲線。分析曲線可知小電珠的電阻值隨I變大而_(選填“變大”“變小”或“不變”)；,圖實(shí)87,(3)如圖實(shí)88所示，用一個(gè)定值電阻R和 兩個(gè)上述小電珠組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻 不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3 V的電源上。已知流過(guò)電阻R 的電流是流過(guò)電珠L(zhǎng)2電流的兩倍，則流過(guò)電珠L(zhǎng)1的電流約為_(kāi)A。,圖實(shí)88,解析 (1)從表中數(shù)據(jù)可看出，電珠兩端電壓可以從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，這說(shuō)明滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用分壓接法，故應(yīng)選用甲圖。 (2)在方格紙上根據(jù)UI數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線，其UI圖象如圖實(shí)89所示。隨U和I的增大，圖線上各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率越來(lái)越大，故其電阻變大。,圖實(shí)89,(3)因流過(guò)電阻R的電流是流過(guò)電珠L(zhǎng)2電流的兩倍，則流過(guò)燈L1的電流是流過(guò)燈L2電流的3倍，而燈L1、L2兩端的電壓之和為3 V，在(2)描出的UI圖象中，找出一個(gè)電流I對(duì)應(yīng)的電壓U1，再找出3I對(duì)應(yīng)的電壓U2，直到U1U23 V為止。 最后得出結(jié)果，流過(guò)電珠L(zhǎng)1的電流為0.21 A 答案 (1)甲 (2)UI圖線見(jiàn)解析 變大 (3)0.21,題組演練 3(2011廣東高考)在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn) 中，所用器材有：小電珠(2.5 V,0.6 W)，滑動(dòng)變阻器，多用電表，電流表，學(xué)生電源，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干。 (1)粗測(cè)小電珠的電阻，應(yīng)選擇多用電表_倍率的電阻擋(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“1”“10”或“100”)；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖實(shí)810甲所示，結(jié)果為_(kāi)。,圖實(shí)810,(2)實(shí)驗(yàn)中使用多用電表測(cè)量電壓，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖乙完成實(shí)物圖實(shí)811中的連線。,圖實(shí)811,(3)開(kāi)關(guān)閉合前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于_端。為使小電珠亮度增加，P應(yīng)由中點(diǎn)向_端滑動(dòng)。 (4)下表為電壓等間隔變化測(cè)得的數(shù)據(jù)，為了獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)_間多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”)。,0.244,0.216,0.185,0.156,0.122,0.000,I/A,2.50,2.00,1.50,1.00,0.50,0.00,U/V,f,e,d,c,b,a,數(shù)據(jù)點(diǎn),解析：(1)因?yàn)樾‰娭榈碾娮璞容^小，故應(yīng)該選“1”倍率，由題圖讀得電阻為7.5 。 (2)因?yàn)樾‰娭榈碾娮璞容^小，故伏安法測(cè)量時(shí)應(yīng)該用電流表外接法，測(cè)量的電壓應(yīng)該從零開(kāi)始，故滑動(dòng)變阻器要用分壓式接法，實(shí)物連接如圖所示。,(3)開(kāi)關(guān)閉合前滑片P應(yīng)置于a端，為了使小電珠亮度增加，應(yīng)使滑片從中點(diǎn)向b端滑動(dòng)。 (4)ab之間電流增加了0.122 A，其他段電流依次增加了0.03 A左右，所以需要在ab之間將電流分為0.030 A、0.060 A、0.090 A，分別測(cè)出相應(yīng)的電壓值。 答案：(1)1 7.5 (2)見(jiàn)解析圖 (3)a b (4)ab,4(2012四川高考)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬探究小燈泡L的 伏安特性曲線，可供選用的器材如下： 小燈泡L，規(guī)格“4.0 V,0.7 A”； 電流表A1，量程3 A，內(nèi)阻約為0.1 ； 電流表A2，量程0.6 A，內(nèi)阻r20.2 ； 電壓表V，量程3 V，內(nèi)阻rV9 k； 標(biāo)準(zhǔn)電阻R1，阻值1 ； 標(biāo)準(zhǔn)電阻R2，阻值3 k； 滑動(dòng)變阻器R，阻值范圍010 ； 學(xué)生電源E，電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻不計(jì)； 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。,圖實(shí)812,圖實(shí)813,(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖實(shí)812甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)通過(guò)L的電流為0.46 A時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)L的電阻為_(kāi) 。 (2)乙同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖實(shí)813甲所示的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，電壓表指針指在最大刻度時(shí)，加在L上的電壓值是_ V。 (3)學(xué)習(xí)小組認(rèn)為要想更準(zhǔn)確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設(shè)計(jì)電路。請(qǐng)你在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上利用所供器材，在圖實(shí)813乙所示的虛線框內(nèi)補(bǔ)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。并在圖上標(biāo)明所選器材代號(hào)。,(2)電壓表與電阻R2串聯(lián)，電壓表兩端的電壓3 V，根據(jù)串聯(lián)電路電阻與電壓的關(guān)系，電阻R2兩端的電壓為1 V，燈泡L兩端的電壓為電壓表和電阻R2兩端的電壓之和，即為4 V； (3)如圖所示。,答案：(1)5 (2)4 (3)見(jiàn)解析圖,實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新,例3 (2013丹東調(diào)研)小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大，因而引起功率變化。一研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究這一問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)室備有的器材是：電壓表(03 V，約3 k)，電流表(00.6 A，約0.1 )，電池，開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器，待測(cè)小燈泡，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求小燈泡兩端電壓從0逐漸增大到額定電壓。 (1)在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。,(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)描繪出如圖實(shí)814所示的UI圖象，小燈泡電壓隨電流變化曲線，由此可知，小燈泡電阻R隨溫度的升高而_。(填：變大、不變、變小),圖實(shí)814,(3)如果一電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，內(nèi)阻為2.5 。請(qǐng)你根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，確定小燈泡接在該電池的兩端，小燈泡的實(shí)際功率是_ W。 解析 根據(jù)題目要求，小燈泡兩端電壓從0逐漸增大到額定電壓，應(yīng)該設(shè)計(jì)成分壓電路；由于小燈泡電阻不大，電流表內(nèi)接。由小燈泡電壓隨電流變化曲線可知，圖線上點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)比值隨電流的增大而增大，說(shuō)明小燈泡的電阻R隨電流的增大而增大。而電流增大則導(dǎo)致燈絲溫度升高，所以小燈泡的電阻R隨溫度T升高而增大。,在題給的小燈泡電壓隨電流變化曲線上作出電池的伏安特性曲線，該曲線與小燈泡電壓隨電流變化曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱橫坐標(biāo)值(0.40,1.10)即為小燈泡的電壓和電流，小燈泡的實(shí)際功率是PUI1.100.40 W0.44 W。,圖實(shí)815,答案 (1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖實(shí)816所示。,圖實(shí)816,(2)變大 (3)0.44 (0.390.48都得分),一、本題創(chuàng)新點(diǎn)分析 1.源于教材本例所用的器材和實(shí)驗(yàn)電路圖與教材實(shí)驗(yàn)是相同的。 2.高于教材本例的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟皇敲枥L小燈泡的伏安特性曲線，而是研究功率的變化規(guī)律。 二、本實(shí)驗(yàn)還可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 如何測(cè)定和描繪一只標(biāo)有“220 V，40 W”的白熾燈絲的伏安特性曲線？ 提示：可以利用交流電及可調(diào)變壓器來(lái)進(jìn)行測(cè)定。,題組演練 5太陽(yáng)能是一種清潔、“綠色”能源。在我國(guó)上海舉辦的 2010年世博會(huì)上，大量利用了太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件。某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池在沒(méi)有光照時(shí)(沒(méi)有儲(chǔ)存電能)的IU特性。所用的器材包括：太陽(yáng)能電池，電源E，電流表A，電壓表V，滑動(dòng)變阻器R，開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干。,(1) 為了達(dá)到上述目的，請(qǐng)將圖實(shí)817甲連成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的IU圖象，由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻_(填“很大”或“很小”)；當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻約為_(kāi)。,圖實(shí)817,解析：(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。,答案：(1)見(jiàn)解析圖 (2)很大 1.0103(9651 040),6(2013鄭州模擬)如圖實(shí)818甲所示為某同學(xué)實(shí)驗(yàn) 得到的小燈泡燈絲電阻的UI關(guān)系曲線圖。,圖實(shí)818,(1)在圖乙中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖(根據(jù)該電路圖可得到UI關(guān)系的完整曲線)，可用的器材有：電