《實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線》課件

第二章電路實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線

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欄目鏈接1．會描繪小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的曲線．2．能夠分析小燈泡伏安特性曲線的變化規(guī)律．

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欄目鏈接1．如圖所示，電流表的示數(shù)是________A，電壓表的示數(shù)是________V.

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解析：本題考查電流表、電壓表的讀數(shù)．當表的最小刻度值為0.1時要估讀到最小刻度值下一位，當最小刻度值為0.05或0.02時，讀到小數(shù)點后兩位即可．答案：0.48

2.20

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欄目鏈接2．兩個電阻R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示．由圖可知，兩電阻的阻值之比R1∶R2等于(

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶

D.∶1

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解析：U－I圖象中|k|＝,所以答案：A

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欄目鏈接考點一儀器選擇1．電流表、電壓表．電學實驗中儀器選擇的基本原則是：

(1)安全——不損壞實驗器材．

(2)精確——盡可能減少實驗誤差．

(3)方便——便于實驗操作、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理．

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欄目鏈接所以電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值，一般兩表的指針應指到滿偏刻度的1/3至滿偏之間的位置為宜．2．滑動變阻器．滑動變阻器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它是利用改變導線長度來改變電阻的．使用滑動變阻器可以實現(xiàn)對電路的調(diào)節(jié)和控制，常用的有限流電路和分壓電路兩種接法．

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欄目鏈接兩種接法對電壓、電流等的控制作用比較如下表：負載R上電壓U調(diào)節(jié)范圍負載R上電流調(diào)節(jié)范圍閉合電鍵前觸頭處位置相同條件下電路消耗的總功率≤U≤U0≤IR≤bU0IR

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欄目鏈接0≤U≤U00≤IR≤aU0(IR＋IaP)比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍大分壓電路調(diào)節(jié)范圍大都為了保護電路限流電路能耗較小

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欄目鏈接注意：限流電路和分壓電路的選用要根據(jù)實驗的要求、電源電壓、用電器需要的電壓(電流)或是允許的最大電壓(電流)、用電器和滑動變阻器的阻值等因素綜合考慮，以下幾點可作參考：(1)用電器兩端電壓要求從零開始連讀可調(diào)，應選分壓電路．(2)如果采用限流電路時，電路中最小電流等于或大于用電器的額定電流，應選分壓電路．

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欄目鏈接(3)如果滑動變阻器的全阻值比用電器的阻值小得多，為了能使用電器兩端電壓有較大變化，應選分壓電路．(4)如果滑動變阻器的全阻值比用電器的阻值相差不多，兩種電路都可以對用電器的電壓(電流)進行有效方便地控制，可以任選其中一種電路．此時假如從節(jié)省電能和電路簡單考慮，應選限流電路．

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欄目鏈接例1有一小燈泡上標有“6V,0.1A”字樣，現(xiàn)要測量該燈泡的伏安特性曲線，有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻2.0kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻3.0kΩ)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻2.0Ω)D．電流表(0～6A，內(nèi)阻1.5Ω)E．滑動變阻器(30Ω，2A)F．滑動變阻器(100Ω，0.5A)

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欄目鏈接G．學生電源(直流9V)及開關(guān)、導線等實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量．(1)實驗中所用的電壓表應選__________，電流表應選________．(2)滑動變阻器應選____________，滑動變阻器應采用____________(填“限流”或“分壓”)接法．

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欄目鏈接解析：(1)因為小燈泡額定電壓為6V，故電壓表應選量程大于6V的B，額定電流只有0.1A，故電流表應選量程接近該值的，故選C.(2)電壓要從0開始調(diào)節(jié)，所以變阻器必須采用分壓接法，分壓接法中變阻器可適當選全阻值較小的，同時變阻器的額定電流要大于測量時的電流，變阻器選E即可滿足要求．答案：(1)B

C

(2)E分壓

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欄目鏈接考點二實驗原理和實物連線1．用電流表測出通過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U－I坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連接起來，就可得到小燈泡的伏安特性曲線．

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欄目鏈接2．小燈泡(3.8V,0.3A)的電阻很小，當它與電流表(量程為0.6A)串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大，故為了準確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，即測出U、I的值，電流表應采用外接法；為使小燈泡上的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓式接法．電路圖如圖所示．

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欄目鏈接例2有一個小燈泡上標有“4V,2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的U－I圖線．有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻1Ω)D．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω)E．滑動變阻器(5Ω，1A)F．滑動變阻器(500Ω，0.2A)

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欄目鏈接(1)實驗中電壓表應選用____________，電流表應選用__________．為使實驗誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應選用__________．(用序號字母表示)(2)請在方框內(nèi)畫出滿足實驗要求的電路圖，并把由圖中所示的實驗器材用實線連接成相應的實物電路圖．

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欄目鏈接思路點撥：(1)如何通過計算選擇儀器？(2)如何判斷電流表的內(nèi)外接法？如何確定分壓、限流接法？

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欄目鏈接解析：(1)因小燈泡的額定電壓為4V,所以電壓表應選A，小燈泡的額定電流I＝＝0.5A，所以電流表應選D；小燈泡正常工作時的電阻為R＝＝8Ω，＞Rx，Rx為小電阻，電流表應采用外接法，要求電壓表從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓接法，滑動變阻器額定電流應大于小燈泡的額定電流(0.5A)，滑動變阻器應選E.

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欄目鏈接(2)滿足實驗要求的電路圖如圖所示：

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欄目鏈接接成的相應實物電路圖如圖所示．答案：(1)A

D

E(2)見解析

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欄目鏈接例3右圖為某同學測繪額定電壓為2.5V小燈泡的I－U圖線實驗電路圖．(1)根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導線，將下圖中的實驗電路連接成完整的實驗電路．

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欄目鏈接(2)開關(guān)S閉合之前，上圖中滑動變阻器的滑片應該置于________(選填“A端”、“B端”或“AB正中間”)．

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欄目鏈接解析：(1)在連接滑動變阻器為分壓接法的實物電路中，最好先將變阻器電阻絲上兩接線柱串聯(lián)入電路，然后在連接分壓部分(電流表與燈泡串聯(lián)后與滑動變阻器部分電阻并聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端)．(2)在閉合S前，應使燈泡兩端電壓最小，以保護燈泡，所以滑片應置于A.答案：(1)連接電路如下圖(2)A端

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欄目鏈接考點三數(shù)據(jù)處理：畫出伏安特性曲線(1)在坐標紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標系．(2)在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點．(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜)(3)將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線．

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欄目鏈接練習1．下面表格為某同學測繪小燈泡的伏安特性曲線的記錄數(shù)據(jù)．根據(jù)其數(shù)據(jù)在坐標系中畫出小燈泡的伏安特性曲線．由畫出的曲線發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻有沒有變化？如何變化？分析發(fā)生變化的原因.

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欄目鏈接練習編號12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205

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欄目鏈接解析：該題中坐標軸已經(jīng)建好，所以只要在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點，然后將描出的點用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線(如圖示).1/R＝ΔI/ΔU

，即1/R＝|k|.由圖象可知，斜率k逐漸減小，說明燈泡的電阻增大了．又因為金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，在其他條件不變的情況下，容易猜想到是由于燈泡的溫度升高而造成的．練習

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欄目鏈接答案：有變化；隨電壓增加而增加；猜想是由于燈泡的溫度升高了．練習

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欄目鏈接考點四誤差分析1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，則電流示數(shù)過大．2．測量時讀數(shù)帶來誤差．3．在坐標紙上描點、作圖帶來誤差．

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欄目鏈接練習2．現(xiàn)要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡(用表示)的伏安特性曲線．要求所測電壓范圍為0.1～4V.現(xiàn)有器材：直流電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻不計)，電壓表(量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104Ω)，電流表(量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω)，電流表(量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω)，滑動變阻器R(最大阻值約為30Ω)，開關(guān)S，導線若干．

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欄目鏈接練習如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應該選用的電流表是__________，下面兩個電路應該選用的是________．

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欄目鏈接解析：小燈泡的額定電流I400mA，電流表量程應大于燈泡額定電流，應選A2，燈泡電阻R＝＝10Ω，＞Rx，Rx為小電阻，電流表應采用外接法，所以選甲圖．答案：A2甲練習

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欄目鏈接練習3．某實驗小組要描繪一個標有“3.8V,1W”的小燈珠RL的伏安特性曲線，所供選擇的器材除了導線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：A．電壓表V(量程5V，內(nèi)阻約為5kΩ)B．直流電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻不計)C．電流表A1(量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω)D．電流表A2(量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω)E．滑動變阻器R1(阻值0～10Ω)

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欄目鏈接練習F．滑動變阻器R2(阻值0～200Ω)(1)為了使