1、实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法。 二、实验原理 1.实验方法原理 由于灯丝的电阻率随温度的升高而增大,因此灯丝的电阻随温度的升高而增大。由 得,在I-U坐标系中,图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数,故画出的小灯泡的I-U图线为曲线。,2.实验电路选择原理 (1)电流表的内接法和外接法的比较,三、实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸。,四、实验过程 1.实验步骤 (1)根据小灯泡上所标的额定值,确定电流表、电
2、压表的量程,在方框中画出实验的电路图,并按图所示的电路图连接好实物图。(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,使电流表、电压表有较小的明显示数,记录一组电压U和电流I。,(3)用同样的方法测量并记录几组U和I,填入下表。,(4)断开开关,整理好器材。,2.数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系。 (2)在坐标纸中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接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线。 3.实验结果与数据分析 (1)结果:描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线,而是曲线。 (2)分析:曲线的斜率
3、变小,即电阻变大,说明小灯泡的电阻随温度升高而增大。,4.误差分析 (1)系统误差:由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差。 (2)测量误差:测量时读数带来误差。 (3)作图误差:在坐标纸上描点、作图带来误差。 5.注意事项 (1)本实验要作I-U图线,要求测出多组包括零在内的电压值、电流值,因此滑动变阻器应采用分压式接法。 (2)由于小灯泡的电阻较小,故采用电流表外接法。 (3)画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中,以所描绘图线占据整个坐标纸为宜,不要画成折线,应该用平滑的曲线连接,对个别偏离较远的点应舍去。,一、实验原理的理解及器材的选择 【例题1】 (实验原理和器
4、材的选择)有一个小电珠上标有“4 V,2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个电珠的U-I图线,有下列器材供选用: A.电压表(05 V,内阻10 k) B.电压表(010 V,内阻20 k) C.电流表(00.3 A,内阻1 ) D.电流表(00.6 A,内阻0.4 ) E.滑动变阻器(5 ,10 A) F.滑动变阻器(500 ,0.2 A) (1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 。(用字母序号表示) (2)为使实验误差尽量减小,要求小电珠两端的电压从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用 (用字母序号表示)。,(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把如图所示的实验器材用实线连接
5、成相应的实物电路图。,答案:(1)A D (2)E (3)见解析,二、实验步骤与数据处理 【例题2】关于“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,完成下列问题。 (1)完成下列实验步骤: 闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,应停留在滑动变阻器(选填“左”或“右”)端。,闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片,增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压。,记录如下一组U和I的数据,断开开关。根据实验数据在下图中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。,(2)数据分析: 从图线上可以得出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是 。 图线表明导体的电阻随温度升高而 。 小灯泡正常工作时的电阻约为
6、 。(保留小数点后一位有效数字),解析:(1)为保护电路安全,开关闭合之前,电路图中滑动变阻器的滑片应该置于左端。 根据表格中的数据,画出小灯泡的I-U图线,(2)从图线上可以得出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是先不变,后逐渐增大。 图线表明导体的电阻随温度升高而增大。 根据I-U图线得当灯泡两端电压U=3 V时,I=0.205 A,所以小灯泡正常工作时的电阻约为,答案:(1)左 见解析图 (2)先不变,后逐渐增大 增大 14.6,1,2,1.(内接法和外接法的考查)(多选)在图中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法正确的是( )A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电
7、流表内接法 B.甲中R测R真,乙中R测R真 C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使RR V,故此法测较小电阻好 D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使RRA,故此法测较大电阻好,1,2,1,2,2. (数据处理的考查)发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件。它的电路符号如图所示,正常使用时,带“+”的一端接高电势,带“-”的一端接低电势。某同学用实验方法探究二极管的伏安特性,现测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如表中所示。,1,2,(1)在图中的框内画出实验电路图。(除电源、开关、滑动变阻器外,实验用电压表V:内阻R V约为10 k,电流表mA:内阻RA约为
8、100 ) (2)在图中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线。 (3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线,简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系 。,1,2,解析:(1)同时测定二极管上的电流和电压时,由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100500 之间,故电流表的内阻对测量结果影响较大,利用电流表外接法误差较小。而测量数据应从0开始,滑动变阻器采用分压式接法,才能得到足够多的数据。 (2)将表格提供的数据在方格纸上描点,平滑连接各点可画出U-I图线。,答案:(1)实验电路图如图所示,(2)伏安特性曲线如图所示,(3)发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现非线性减小,1,2,
