第二章實驗測繪小燈泡的伏安特性曲線

1、實驗：測繪小燈泡的伏安特性曲線學習目標1理解電流表的內接法和外接法， 并會進行正確選擇 2理解滑動變阻器的兩種接 法，能進行正確地應用 3學會描繪小燈泡的伏安特性曲線并掌握分析圖線的方法一、電流表的內接法和外接法的比較1兩種接法的比較內接法外接法電路誤差分析電壓表示數(shù)Uv = Ur+ Ua > Ur 電流表示數(shù)I A = I RUv Ur ”R測=匸>= R真IaIR電壓表示數(shù)Uv = Ur電流表示數(shù)Ia= Ir+ Iv >IrUv Ur oR測=匸<丁= R真 I AI R誤差來源電流表的分壓作用電壓表的分流作用2. 電流表內、外接的選擇方法(1) 直接比較法：當 R

2、x? Ra時，采用內接法，當 Rx? Rv時，采用外接法，即大電阻用內接法, 小電阻用外接法，可記憶為“大內小外”(2) 公式計算法當Rx> RaRv時，用電流表內接法， 當RxV. RaRv時，用電流表外接法， 當Fx = JRaRv時，兩種接法效果相同(3) 試觸法：圖1如圖1,把電壓表的可動接線端分別試接b、c兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流作用對電路影響大，應選用內接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，所以應選外接法、滑動變阻器兩種接法的比較限流式分壓式電路組成變阻器接入電路的特點采用“一上一下”的接法采用“兩下一上

3、二的接法調壓范圍ERxE(不計電源內阻)R+ Rx0E(不計電源內阻)適用情況負載電阻的阻值Rx與滑動變(1)要求負載上電壓或電流變阻器的總電阻R相差不多，或R稍大，且電壓、電流變化不 要求從零調起化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調負載電阻的阻值Rx遠大于 滑動變阻器的總電阻 R三、測繪小燈泡的伏安特性曲線1. 實驗原理用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U , I)值，在I-U坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來，即得小燈泡的伏安特性曲線，電路圖如圖2所示.圖22. 實驗器材學生電源(46 V直流)或電池組、小燈泡(“4 V0.7 A”或“ 3.

4、8 V 0.3 A” )、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干、鉛筆、坐標紙3. 實驗步驟(1) 根據小燈泡上所標的額定值，確定電流表、電壓表的量程，按圖3所示的電路圖連接好實物圖.(注意開關應斷開，滑動變阻器與小燈泡并聯(lián)部分電阻為零_)(2) 閉合開關S,調節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I.用同樣的方法測量并記錄幾組U和I，填入下表.次數(shù)12345678電壓U/V電流I/A(4) 斷開開關，整理好器材.4. 數(shù)據處理(1) 在坐標紙上以U為橫軸、I為縱軸建立直角坐標系.(2) 在坐標紙中描出各組數(shù)據所對應的點(3) 將描出的點用平滑的曲線連接起來，

5、就得到小燈泡的伏安特性曲線5. 實驗結果與數(shù)據分析(1) 結果：描繪出的小燈泡燈絲的伏安特性曲線不是直線，而是向橫軸彎曲的曲線(2) 分析：燈泡燈絲的電阻隨溫度變化而變化曲線向橫軸彎曲，即斜率變小，電阻變大，說明小燈泡燈絲的電阻隨溫度升高而增大6. 注意事項(1) 因I U圖線是曲線，本實驗要測出多組包括零在內的電壓值、電流值，因此滑動變阻器 應采用分壓式接法.(2) 由于小燈泡的電阻較小，故采用電流表外接 .(3) 畫I-U圖線時縱軸、橫軸的標度要適中，使所描繪圖線占據整個坐標紙為宜，不要畫成 折線，應該用平滑的曲線連接，對個別偏離較遠的點應舍去、實驗原理的理解和實驗電路、實驗器材的選擇1

6、有一個小燈泡上標有“ 4 V 2 W ”的字 樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的IU 圖線 .現(xiàn)有下列器材供選擇：A. 電壓表（05 V,內阻10 k Q）B. 電壓表（015 V，內阻20 k Q）C. 電流表（03 A，內阻1 Q）D. 電流表（00.6 A，內阻0.4 Q）E. 滑動變阻器（10 Q, 2 A）F滑動變阻器（500 Q, 1 A）G學生電源（直流6 V）、開關、導線若干（1）實驗時,選用圖 3（選填“甲”或“乙” ）的電路圖來完成實驗,請說明理由：圖3(2) 實 驗中所 用電壓表應選 用 ，電流表 應選用 ，滑動變 阻器應選 用.( 用序號字母表示 ).(3) 請根據 (1

7、)中所選電路，把圖 4 中所示的實驗器材用實線連接成實物電路圖 .圖4答案 (1)甲 描繪小燈泡的 IU 圖線所測數(shù)據需從零開始，并要多測幾組數(shù)據(2) A D E (3)如圖所示解析 因實驗目的是要測繪小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采 用題圖甲所示的分壓式電路合適，這樣小燈泡兩端的電壓可以從零開始調節(jié)，且能方便地測出多組數(shù)據因小燈泡額定電壓為 4 V，則電壓表選05 V的A，而舍棄015 V的B,因15 V的量程太大，讀數(shù)誤差大小燈泡的額定電流1 = 0.5 A，則電流表應選 D.滑動變阻器F的最大阻值遠大于小燈泡內阻8 Q,調節(jié)不方便，電壓變化與滑動變阻器使用部分的

8、長度線8性關系差，故舍去，則應選E.小燈泡電阻為電流表內阻的 6匚=20倍，電壓表內阻是小燈泡電阻的10 x 1038=1 250倍,故電流表采用了外接法、實驗數(shù)據的處理2圖 5 甲為“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈泡的額定電壓為 3 V.(1) 在圖乙方框圖中畫出與實物電路相對應的電路圖(2) 完成下列實驗步驟： 閉合開關前，調節(jié)滑動變阻器的滑片，滑片應停留在滑動變阻器的最 (選填“左”或右 )端； 閉合開關后，逐漸移動滑動變阻器的滑片，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)，直至電壓達到額定電壓； 記錄如下8組U和I的數(shù)據，斷開開關根據實驗數(shù)據在圖丙方格紙

9、上作出小燈泡燈絲的伏 安特性曲線編號12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小燈泡發(fā)光情況不亮微亮逐漸變亮正常發(fā)光(3) 數(shù)據分析： 從圖線上可以得知，當電壓逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況是 圖線表明導體的電阻隨溫度的升高而 小燈泡正常工作時的電阻約為 .(保留到小數(shù)點后一位)答案(1)見解析圖(2)左 見解析圖(3) 先不變，后逐漸增大增大14.6 Q解析(1)與實物電路相對應的電路圖如圖所示(2)為保護電路安全，開關閉合之前，題圖甲中滑動變阻器的滑片應該置于最

10、左端(3) 從圖線上可以得知，當電壓逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況是先不變，后逐漸增大圖線表明導體的電阻隨溫度的升高而增大根據I U圖線可得電壓 U= 3 V時，1 = 0.205 A，所以小燈泡正常工作時的電阻約為R =30.20514.6 Q.1.首先要根據表中數(shù)據選擇合適的標度;2.描點后用平滑的曲線連接，個別偏離較遠的點應舍去1. 在圖6中，甲、乙兩圖分別為測燈泡電阻R的電路圖，下列說法不正確的是（）圖6A. 甲圖的接法叫電流表外接法，乙圖的接法叫電流表內接法B. 甲中R測R真，乙中 R測R真C. 甲中誤差由電壓表分流引起，為了減小誤差，應使R? Rv，故此法測較小電阻好D. 乙中誤差

11、由電流表分壓引起，為了減小誤差，應使R? Ra，故此法測較大電阻好答案 B解析 題圖甲叫做電流表的外接法，題圖乙叫做電流表的內接法，A正確；題圖甲由于電壓表的分流導致電流的測量值偏大，由R=學可知，R測v R真；R越小，電壓表分流越小，誤差越小，因此這種接法適合測小電阻；題圖乙由于電流表的分壓，導致電壓的測量值偏大=U得R測R真，R越大，電流表的分壓越小，誤差越小，因此這種接法適用于測大電阻，B錯誤，C、D正確；故選B.2在測繪小燈泡的伏安特性曲線實驗中，所用器材有：小燈泡L、量程恰當?shù)碾娏鞅?A和電壓表V、直流電源E、滑動變阻器 R、開關S等，要求小燈泡兩端電壓從 0開始變化.實驗中滑動變阻

12、器應采用 接法（填“分壓”或“限流”）.（2）某同學已連接如圖 7所示的電路，在連接最后一根導線的c端到直流電源正極之前，請指出其中僅有的2個不當之處，并說明如何改正 .圖7 答案（1）分壓（2）開關S不應閉合，應處于斷開狀態(tài)滑動變阻器滑動觸頭 P位置不當，應將其置于 b端A.560 Q,偏大C.750 Q,偏小答案 D解析2.8 3.0AI2.8* I5.0 4.05.0，即電流表的變化大,電壓表的分流作用1.有一未知電阻Rx,為較準確地測出其阻值，先后用圖 1中甲、乙兩種電路進行測試，利用 甲圖測得的數(shù)據是“ 2.8 V 5.0 mA ”，而用乙圖測得的數(shù)據是“ 3.0 V 4.0 mA”

13、，那么該電 阻測得的較為準確的情況是（）圖1B. 560 Q,偏小D.750 Q,偏大大，根據試觸法的原則， 可知用電流表內接法比較準確，用題圖乙電路，此時電阻為R=半=3.0 V4.0X 10 3A=750 Q在電流表的內接法中，測量值大于真實值，故選D.2. 要測繪一個標有“ 3 V 0.6 W ”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增 加到3 V,并便于操作已選用的器材有：電池組 （電動勢為 4.5 V） ；電流表（量程為0250 mA，內阻約5 Q）;電壓表（量程為03 V，內阻約3 kQ）;開關一個、導線若干 .（1）實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的 （填字母代號 ）.

14、A. 滑動變阻器（最大阻值20 Q,額定電流1 A）B. 滑動變阻器（最大阻值1 750 Q,額定電流0.3 A）（2）實驗的電路圖應選用下列圖中的 （填字母代號 ）.答案 （1）A（2）B解析 （1） 根據“燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到 3 V ,并便于操作 ”可知控制電路必定A.為“分壓電路”，而“分壓電路”需要用總阻值較小的滑動變阻器，故選在中已經明確了控制電路，然后要選擇電流表的接法，題中R=15= 3，而iRV=3J000=200,可知電壓表的分流作用不如電流表的分壓作用明顯，故而應選擇電流表的外接法， 綜上可知電路圖應選用圖 B.3圖2是小組同學在做“測繪小燈泡的伏安特性曲線”

15、實驗的實物連接圖圖3(1) 根據圖2在虛線框中畫出實驗電路圖；調節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖3中的、所示，電流表量程為0.6 A，電壓表量程為 3 V所示讀數(shù)為： 、兩組數(shù)據得到的電阻分別為 和.答案見解析解析(1)由實物連接圖可知電路圖如圖所示電流表量程為0.6 A時，最小刻度為0.02 A，讀數(shù)讀到小數(shù)點后兩位，所以表示數(shù)為0.10A，表示數(shù)為0.24 A ;電壓表量程為3 V，最小刻度為0.1 V，應估讀到0.01 V，所以表示數(shù)為2.00 V，表示數(shù)為0.28 V，根據歐姆定律Ri =Ui772.00 V0.24 A 8.3 Q,R2 =U2|20.280.10=2.

16、8 Q.4. “測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，提供的實驗器材有：A. 小燈泡（額定電壓為3.8 V，額定電流約為0.3 A）B. 電流表 A（00.6 A，內阻約為 0.5 Q）C. 電壓表 V（06 V，內阻約為 5 k Q）D. 滑動變阻器 R1（010 Q, 2 A）E. 滑動變阻器R2（0100 Q, 0.2 A）F. 電源（6 V，內阻不計）G. 開關及導線若干（1）實驗中滑動變阻器選 （填“ R1”或“ R2”）.（2）該同學設計了實驗測量電路，通過改變滑動變阻器滑片的位置，使電流表的讀數(shù)從零開始變化，記錄多組電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I.請在圖4甲中用筆畫線代替導線將實驗電

17、路連接完整.圖4(3) 該同學根據實驗數(shù)據作出了如圖乙所示的 U I 圖像，根據圖像可知小燈泡的電阻隨著電流的增大而 (填“增大”、“減小”或“不變”).答案 (1)R1 (2)如圖所示 (3)增大解析 “ 測繪小燈泡的伏安特性曲線 ”實驗應該設計成分壓電路，滑動變阻器選擇阻值范圍小的Ri由于小燈泡電阻小，采用電流表外接法根據圖像可知小燈泡的電阻隨著電流的增大而增大 .5. 在做“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗時，所用器材有：電動勢為6 V 的電源，額定電壓為 2.5 V 的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電表、開關和導線.要求能測出盡可能多組數(shù)據，如圖 5是沒有連接完的實物電路.(已連

18、接好的導線有 a、b、c、d、e、f六根)圖5(1) 請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整；(2) 連好電路，閉合開關，移動變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表幾乎不偏轉，則故障的原因可能是(3) 排除故障后閉合開關，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2 V，若要測量小燈泡的額定功率，應將滑片 P向端滑動(選填“左”或“右”)；(4) 圖線是曲線而不是過原點的直線，原因是 .答案 (1)連線如圖(2) c 段導線斷路或燈泡燈絲斷了(3) 右(4) 燈絲的電阻會隨溫度的升高而增大這樣能使小燈泡兩端解析 (1) 測繪小燈泡的伏安特性曲線要求滑動變阻器使用分壓式接法， 的電壓從零開始逐漸增大，小燈泡電阻與電流表內阻往往相差不大，而且由于實物圖中已經