描繪小燈泡的伏安特性曲線

1、描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線 組裝試驗(yàn)裝置組裝試驗(yàn)裝置 按實(shí)驗(yàn)原理要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 選擇實(shí)驗(yàn)所需儀器，按電路圖連接電路 測量對應(yīng)的電流測量對應(yīng)的電流 和電壓值和電壓值 接通電源，平穩(wěn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使滑動(dòng)變 阻器的阻值由小到大逐漸改變 側(cè)出8-10組電流和電壓值，記入設(shè)計(jì)好的表格 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整理還原實(shí)驗(yàn)器材 用用U-I圖象處理圖象處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)紙上以I為橫軸，U為縱軸，描出對應(yīng)的點(diǎn) 用平滑曲線連接各點(diǎn)，作出小燈泡的電壓與對 應(yīng)電流的伏安特性曲線 返回返回返回 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募敖虒W(xué)目標(biāo)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募敖虒W(xué)目標(biāo) 1、描繪小燈泡的伏安特性曲線；、描繪小燈泡的伏安特性

2、曲線； 2、分析曲線的變化規(guī)律并得出結(jié)論；、分析曲線的變化規(guī)律并得出結(jié)論； 3、能根據(jù)題目給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確描出實(shí)驗(yàn)曲線，并、能根據(jù)題目給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確描出實(shí)驗(yàn)曲線，并 由此計(jì)算相關(guān)物理量；能正確選擇適的儀表和器材，選由此計(jì)算相關(guān)物理量；能正確選擇適的儀表和器材，選 擇適的量程和進(jìn)行正確的實(shí)物連路，擇適的量程和進(jìn)行正確的實(shí)物連路， 4、能處理相關(guān)的拓展性的實(shí)驗(yàn)課題；能夠根據(jù)伏安特性、能處理相關(guān)的拓展性的實(shí)驗(yàn)課題；能夠根據(jù)伏安特性 曲線求出功率或?qū)w電阻大小。曲線求出功率或?qū)w電阻大小。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 在純電阻電路中，電阻兩端的電壓與通過電阻的電流是線在純電阻電路中，電阻兩端的

3、電壓與通過電阻的電流是線 性關(guān)系，但在實(shí)際電路中，由于各種因素的影響，性關(guān)系，但在實(shí)際電路中，由于各種因素的影響，UI 圖像不再是一條直線。讀出若干組小燈泡的電壓圖像不再是一條直線。讀出若干組小燈泡的電壓U和電和電 流流I，然后在坐標(biāo)紙上以，然后在坐標(biāo)紙上以U為縱軸，以為縱軸，以I為橫軸畫出為橫軸畫出UI 曲線。曲線。 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 小燈泡、小燈泡、4V6V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流 表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、適當(dāng)選擇電流表，電壓表的量程，采用電流表的外接、適當(dāng)選擇電流表，電壓表的量程，采用電流

4、表的外接 法，按圖中所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路圖。法，按圖中所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路圖。 2、滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)、滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào) 至滑動(dòng)變阻器的至滑動(dòng)變阻器的A端端,電路經(jīng)檢查無誤后，閉合電鍵電路經(jīng)檢查無誤后，閉合電鍵S。 3、改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流、改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流 表、電壓表的示數(shù)表、電壓表的示數(shù)I和和U,記入記錄表格內(nèi)記入記錄表格內(nèi),斷開電鍵斷開電鍵S； 4、在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流、在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流I， 橫軸表示電壓橫軸

5、表示電壓U，用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來，便得，用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來，便得 到伏安特性曲線。到伏安特性曲線。 5、拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。、拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng) 1、因本實(shí)驗(yàn)要作出、因本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線，要求測出一組包括零在圖線，要求測出一組包括零在 內(nèi)的電壓、電流值，因此，變阻器要采用分壓接法；內(nèi)的電壓、電流值，因此，變阻器要采用分壓接法； 2、本實(shí)驗(yàn)中，因被測小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路、本實(shí)驗(yàn)中，因被測小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路 必須采用電流表外接法；必須采用電流表外接法； 3、電鍵閉合后，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡的、電鍵閉合后，調(diào)節(jié)變

6、阻器滑片的位置，使小燈泡的 電壓逐漸增大，可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值（如電壓逐漸增大，可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值（如 0.5V）時(shí)，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電）時(shí)，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電 壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓；壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓； 4、電鍵閉合前變阻器滑片移到圖中的、電鍵閉合前變阻器滑片移到圖中的A端；端； 5、坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)所取的分度例應(yīng)該適、坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)所取的分度例應(yīng)該適 當(dāng)，盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。連線一當(dāng)，盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。連線一 定用平滑的曲線，不能畫成折線。定用平滑的曲

7、線，不能畫成折線。 六、誤差分析六、誤差分析 1、測量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造、測量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造 成測得的成測得的I值比真實(shí)值偏大；值比真實(shí)值偏大； 2、描繪、描繪IU線時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差。線時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差。 七、實(shí)驗(yàn)電路圖七、實(shí)驗(yàn)電路圖 例例1一個(gè)小燈泡的額定電壓為一個(gè)小燈泡的額定電壓為6.3V，額，額 定電流約為定電流約為0.3A，用以下所給的實(shí)驗(yàn)器材，用以下所給的實(shí)驗(yàn)器材 描繪出小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)電描繪出小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)電 路圖所示。路圖所示。 電源電源E1：電動(dòng)勢為：電動(dòng)勢為8.0V，內(nèi)阻不計(jì)；，內(nèi)阻不計(jì)

8、； 電源電源E2：電動(dòng)勢為：電動(dòng)勢為12.0V，內(nèi)阻不計(jì)；，內(nèi)阻不計(jì)； 電壓表電壓表V：量程為：量程為010V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 10k 電流表電流表A1：量程為：量程為03A，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為 0.1; 電流表電流表A2：量程為：量程為0300mA，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約 為為1； 滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R：最大阻值：最大阻值10，額定電流，額定電流 1.0A； 開關(guān)開關(guān)S，導(dǎo)線若干。，導(dǎo)線若干。 依照實(shí)驗(yàn)電路圖將圖中的實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路。依照實(shí)驗(yàn)電路圖將圖中的實(shí)物圖連接成實(shí)驗(yàn)電路。 實(shí)驗(yàn)中電源應(yīng)該選用實(shí)驗(yàn)中電源應(yīng)該選用 ；電流表應(yīng)該選用；電流表應(yīng)該選用 。 實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)如下表所示，依照這些數(shù)

9、據(jù)在圖所示的坐實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)如下表所示，依照這些數(shù)據(jù)在圖所示的坐 標(biāo)紙中描繪出該小燈泡的伏安特性曲線。標(biāo)紙中描繪出該小燈泡的伏安特性曲線。 U/V 00.5 0.8 1.0 1.21.5 2.0 I/A00.05 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 U/V 2.5 3.0 4.05.06.0 6.3 I/A0.18 0.20 0.23 0.25 0.27 0.27 解：解： 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)和連線如圖所示。實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)和連線如圖所示。 小燈泡的額定電壓為小燈泡的額定電壓為63V,故電源用故電源用E1、小燈、小燈 泡的額定電流為泡的額定電流為03A，故電流表用，故電流表用A2 IU曲線

10、如圖所示。曲線如圖所示。 一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中還測出a ,b ,c,三種元件的伏安特性 元件特性曲線分別如下圖所示中的（ a ）（ b ） （ c ），下列說法中正確的是（ ） a b c A a可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用 B b能作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用能作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用 C b的阻值隨電壓的升高而的阻值隨電壓的升高而 增大增大 D c的阻值隨電壓的升高而的阻值隨電壓的升高而 增大增大 AC 例例2（04上海）、小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變上海）、小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變 大大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)（I和和 U分別

11、表示小燈泡上的電流和電壓）：分別表示小燈泡上的電流和電壓）： I/A0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）在左下框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖）在左下框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖. 可用的器材有：電壓表、可用的器材有：電壓表、 電流表、滑線變阻器（變化范圍電流表、滑線變阻器（變化范圍010電源、小燈泡、電電源、小燈泡、電 鍵、導(dǎo)線若干鍵、導(dǎo)線若干. （2）在右圖中畫出小煤泡的）在右圖中畫出小煤泡的UI曲線曲線. （3）如果某一電池的電動(dòng)勢是）

12、如果某一電池的電動(dòng)勢是1.5V,內(nèi)阻是內(nèi)阻是2.0.問問:將本題將本題 中的燈泡接在該電池兩端中的燈泡接在該電池兩端,小燈泡的實(shí)際功率是多少小燈泡的實(shí)際功率是多少?（簡要（簡要 寫出求解過程寫出求解過程;若需作圖若需作圖,可直接畫在第（可直接畫在第（2）小題的方格圖）小題的方格圖 中）中） 解：（解：（1）見下圖）見下圖; （2）見下圖）見下圖 （3）作出）作出U=EIr圖線，可得小燈泡工作電流為圖線，可得小燈泡工作電流為 0.35安，工作電壓為安，工作電壓為0.80伏，因此小燈泡實(shí)際功率伏，因此小燈泡實(shí)際功率 為為0.28瓦瓦 例例2的的UI圖線及圖線及U =EIr圖線圖線 1、某同學(xué)選用一

13、只標(biāo)有、某同學(xué)選用一只標(biāo)有“3.8V 0.3A”的小燈泡，用電流表和電壓的小燈泡，用電流表和電壓 表測量它在不同電壓下的電流，從表測量它在不同電壓下的電流，從 而計(jì)算出它在不同電壓下的實(shí)際電而計(jì)算出它在不同電壓下的實(shí)際電 阻值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的阻值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的I-U圖圖 象如右象如右.從圖象看出從圖象看出,電壓越高，電壓越高， 對應(yīng)的實(shí)際電阻值越對應(yīng)的實(shí)際電阻值越_，這說明燈絲材料的電阻率，這說明燈絲材料的電阻率 隨溫度的升高而隨溫度的升高而_。若實(shí)驗(yàn)室提供的器材是：若實(shí)驗(yàn)室提供的器材是： 電動(dòng)勢為電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻很小的鉛蓄電池；量程，內(nèi)阻很小的鉛蓄電池；量程0-0.6-3A的的

14、直流電流表；量程直流電流表；量程0-3-15V的直流電壓表；最大阻值的直流電壓表；最大阻值 10的滑動(dòng)變阻器；一只電鍵和若干導(dǎo)線。的滑動(dòng)變阻器；一只電鍵和若干導(dǎo)線。 請畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖；請畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖； 并標(biāo)出開始實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的電表量程和滑動(dòng)變阻器滑并標(biāo)出開始實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的電表量程和滑動(dòng)變阻器滑 動(dòng)觸頭的位置。動(dòng)觸頭的位置。 解：解：曲線上每一點(diǎn)和原點(diǎn)的連線的斜率的倒數(shù)表曲線上每一點(diǎn)和原點(diǎn)的連線的斜率的倒數(shù)表 示該時(shí)刻對應(yīng)的燈絲電阻。由圖象可知隨著電壓示該時(shí)刻對應(yīng)的燈絲電阻。由圖象可知隨著電壓 的升高燈絲的電阻增大。這說明燈絲材料的電阻的升高燈絲的電阻增大。這說明燈絲材料的電阻 率隨溫

15、度的升高而增大。率隨溫度的升高而增大。 正常工作時(shí)燈絲的電阻才十幾個(gè)歐姆，電壓低時(shí)正常工作時(shí)燈絲的電阻才十幾個(gè)歐姆，電壓低時(shí) 電阻更小，所以應(yīng)作為小電阻處理，測量部分應(yīng)電阻更小，所以應(yīng)作為小電阻處理，測量部分應(yīng) 該用外接法。燈絲兩端的電壓要求從零開始逐漸該用外接法。燈絲兩端的電壓要求從零開始逐漸 增大，所以供電部分必須采用分壓電路。開始時(shí)增大，所以供電部分必須采用分壓電路。開始時(shí) 電流表量程應(yīng)選用電流表量程應(yīng)選用0.6A，電壓表量程應(yīng)選用，電壓表量程應(yīng)選用3V （快要超過（快要超過3V時(shí)再改用時(shí)再改用15V量程），滑動(dòng)變阻器量程），滑動(dòng)變阻器 滑動(dòng)觸頭的位置應(yīng)使燈絲兩端分到的電壓為零?；瑒?dòng)觸頭

16、的位置應(yīng)使燈絲兩端分到的電壓為零。 電路略。電路略。 2、為了研究、為了研究“3.8V,0.3A”小燈泡的電阻隨電流變化的規(guī)律，小燈泡的電阻隨電流變化的規(guī)律， 某同學(xué)測量小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流的關(guān)系某同學(xué)測量小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流的關(guān)系.實(shí)實(shí) 驗(yàn)室可以提供的器材如下：驗(yàn)室可以提供的器材如下： 直流電源直流電源E（電動(dòng)勢約（電動(dòng)勢約4V，內(nèi)阻可不計(jì)）；，內(nèi)阻可不計(jì)）； 電流表電流表A（量程為（量程為00.6A，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約0.5）；）； 電壓表電壓表V（量程為（量程為05V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約20k）；）； 滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R1（阻值（阻值010，額定電流，額定電流2A

17、）；）； 滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R2（阻值（阻值0200，額定電流，額定電流1.5A） 電鍵電鍵S及導(dǎo)線若干。及導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)記錄在下表中：實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)記錄在下表中： U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80 I/A00.074 0.210 0.210 0.250 0.2840.300 （1）請?jiān)谧鴺?biāo)紙）請?jiān)谧鴺?biāo)紙 上畫出小燈泡的上畫出小燈泡的 UI圖線。圖線。 （2）應(yīng)選擇的滑）應(yīng)選擇的滑 動(dòng)變阻器為（填動(dòng)變阻器為（填 寫儀器符寫儀器符 號）：號）： 。 （3）根據(jù)以上條件在虛線框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)）根據(jù)以上條件在虛線框中畫出符合要求的實(shí)驗(yàn) 電路圖，并在圖中

18、標(biāo)出器材的符號。電路圖，并在圖中標(biāo)出器材的符號。 （4）試求：電壓為）試求：電壓為1.50V和和2.80V時(shí)小燈泡的電阻值時(shí)小燈泡的電阻值 并說明它們大小不同的原因。（結(jié)果保留并說明它們大小不同的原因。（結(jié)果保留2位有效數(shù)位有效數(shù) 字。）字。） 解答：（解答：（1）如圖）如圖a：（坐標(biāo)選取合適；描點(diǎn)正確；：（坐標(biāo)選取合適；描點(diǎn)正確； 將各點(diǎn)連成光滑曲線）將各點(diǎn)連成光滑曲線） （2）R1 （3）如圖）如圖b：（分壓電路；電流表外接）：（分壓電路；電流表外接） （4）由圖可知：）由圖可知：U1=1.50V時(shí)，時(shí)，I1=0.200A； U2=2.80V時(shí)，時(shí)，I2=0.275A， 得：得： RL1

19、= U1 / I1 = 7.5. RL2= U2 /I2 = 10 由于小燈泡兩端的電壓升高時(shí)，燈絲的溫度升高，導(dǎo)由于小燈泡兩端的電壓升高時(shí)，燈絲的溫度升高，導(dǎo) 致燈絲電阻變大。所以有：致燈絲電阻變大。所以有：RL2RL1 3、電源的輸出功率、電源的輸出功率P跟外電路的電阻跟外電路的電阻R有關(guān)有關(guān).圖圖222是研是研 究它們關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路究它們關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路.為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和保護(hù)蓄電為了便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和保護(hù)蓄電 池池E，給蓄電池串聯(lián)了一個(gè)定值電阻，給蓄電池串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0,把它們一起看把它們一起看 作電源（圖中虛線框內(nèi)部分）作電源（圖中虛線框內(nèi)部分）,電源的內(nèi)電阻就是蓄電電源的內(nèi)電阻就是蓄電 池的內(nèi)電阻和定值電阻池的內(nèi)電阻和定值電阻R0之和之和.在圖在圖1中給出了實(shí)驗(yàn)所中給出了實(shí)驗(yàn)所 用的器材用的器材,請按照圖請按照圖2的電路將儀器連接成實(shí)驗(yàn)電路的電路將儀器連接成實(shí)驗(yàn)電路. （電壓表選（電壓表選3V量程量程,電流表選電流表選0.6A量程）量程）. 某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)測出了某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)測出了9組電流、電壓的值。根據(jù)組電流、電壓的值。根據(jù)U/I 算出了相應(yīng)的外電阻算出了相應(yīng)的外電阻R0。根據(jù)。根據(jù)UI算出了相應(yīng)算出了相應(yīng)的輸出的輸出 功率功率P。在圖。在圖3的直角坐標(biāo)系中描出了相應(yīng)的的直角坐標(biāo)系中描出了相應(yīng)的9個(gè)個(gè) 點(diǎn)。請你在圖中畫出點(diǎn)。