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裝置組裝試驗裝置按實驗原理要求畫出實驗電路圖選擇實驗所需儀器，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)滑動變阻器，使滑動變 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)計好的表格實驗結(jié)束，整理還原實驗器材用用U-I圖象處理圖象處理實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上以I為橫軸，U為縱軸，描出對應(yīng)的點用平滑曲線連接各點，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、實驗?zāi)康募敖虒W(xué)目標(biāo)一、實驗?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曲線；2、分析曲線的變化規(guī)律并

2、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)題目給出的實驗數(shù)據(jù)，正確描出實驗曲線，并、能根據(jù)題目給出的實驗數(shù)據(jù)，正確描出實驗曲線，并由此計算相關(guān)物理量；能正確選擇適的儀表和器材，選由此計算相關(guān)物理量；能正確選擇適的儀表和器材，選擇適的量程和進行正確的實物連路，擇適的量程和進行正確的實物連路，4、能處理相關(guān)的拓展性的實驗課題；能夠根據(jù)伏安特性、能處理相關(guān)的拓展性的實驗課題；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、實驗原理二、實驗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，電阻兩端的電壓與通過電阻的電流是線性關(guān)系，但在實際電路中

3、，由于各種因素的影響，性關(guān)系，但在實際電路中，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、實驗器材三、實驗器材小燈泡、小燈泡、4V6V學(xué)生電源、滑動變阻器、電壓表、電流學(xué)生電源、滑動變阻器、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、實驗步驟四、實驗步驟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，采用電流表的外接法，按圖中所示的原理電路圖連接好實驗電路圖。法，按圖中所

4、示的原理電路圖連接好實驗電路圖。2、滑動變阻器采用分壓接法，把滑動變阻器的滑動片調(diào)、滑動變阻器采用分壓接法，把滑動變阻器的滑動片調(diào)至滑動變阻器的至滑動變阻器的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、改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流、改變滑動變阻器滑動片的位置，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)紙上建立一個直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流、在坐標(biāo)紙上建立一個直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流I，橫軸表示電壓橫軸表示電壓U，用平滑曲線將各點連接起來，便得，用平滑曲線將各點連接起來，便得到伏

5、安特性曲線。到伏安特性曲線。5、拆去實驗線路，整理好實驗器材。、拆去實驗線路，整理好實驗器材。五、注意事項五、注意事項1、因本實驗要作出、因本實驗要作出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、本實驗中，因被測小燈泡電阻較小，因此實驗電路、本實驗中，因被測小燈泡電阻較小，因此實驗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)每增加一個定值（如電壓逐漸增大，可在電壓

6、表讀數(shù)每增加一個定值（如0.5V）時，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時應(yīng)注意使電）時，讀取一次電流值；調(diào)節(jié)滑片時應(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)

7、誤差，未考慮電壓表的分流，造成測得的成測得的I值比真實值偏大；值比真實值偏大；2、描繪、描繪IU線時作圖不準確造成的偶然誤差。線時作圖不準確造成的偶然誤差。七、實驗電路圖七、實驗電路圖例例1一個小燈泡的額定電壓為一個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，用以下所給的實驗器材，用以下所給的實驗器材描繪出小燈泡的伏安特性曲線，實驗電描繪出小燈泡的伏安特性曲線，實驗電路圖所示。路圖所示。 電源電源E1：電動勢為：電動勢為8.0V，內(nèi)阻不計；，內(nèi)阻不計； 電源電源E2：電動勢為：電動勢為12.0V，內(nèi)阻不計；，內(nèi)阻不計； 電壓表電壓表V：量程為：量程為010V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻

8、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；滑動變阻器滑動變阻器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。 依照實驗電路圖將圖中的實物圖連接成實驗電路。依照實驗電路圖將圖中的實物圖連接成實驗電路。 實驗中電源應(yīng)該選用實驗中電源應(yīng)該選用 ；電流表應(yīng)該選用；電流表應(yīng)該選用 。 實驗測出的數(shù)據(jù)如下表所示，依照這些數(shù)據(jù)在圖所示的坐實驗測出的數(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。

9、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 6.3I/A0.18 0.20 0.23 0.25 0.27 0.27 解：解： 實驗原理和實和連線如圖所示。實驗原理和實和連線如圖所示。 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曲線如圖所示。曲線如圖所示。一同學(xué)在實驗中還測出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

10、說法中正確的是（ ）abcA a可以作為標(biāo)準電阻使用可以作為標(biāo)準電阻使用B b能作為標(biāo)準電阻使用能作為標(biāo)準電阻使用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，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和和U分別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 0.50U/V0.

11、20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 （1）在左下框中畫出實驗電路圖）在左下框中畫出實驗電路圖. 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勢是）如果某一電池的電動勢是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,小燈泡的實際功率是多少小燈泡的實際功率是多少?（簡要（簡要寫出求解過程寫

12、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，因此小燈泡實際功率伏，因此小燈泡實際功率為為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，從而計算出它在不同電壓下的實際電而計算出它在不同電

13、壓下的實際電阻值。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的阻值。根據(jù)實驗數(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)的實際電阻值越對應(yīng)的實際電阻值越_，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_。若實驗室提供的器材是：若實驗室提供的器材是：電動勢為電動勢為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的滑動變阻器；一只電鍵和若干導(dǎo)線。的滑動變阻器；一只電鍵和若干導(dǎo)線。請畫出正確的實驗電路圖；請畫出正確的實驗電路圖；并標(biāo)出開

14、始實驗時所用的電表量程和滑動變阻器滑并標(biāo)出開始實驗時所用的電表量程和滑動變阻器滑動觸頭的位置。動觸頭的位置。解：解：曲線上每一點和原點的連線的斜率的倒數(shù)表曲線上每一點和原點的連線的斜率的倒數(shù)表示該時刻對應(yīng)的燈絲電阻。由圖象可知隨著電壓示該時刻對應(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度的升高而增大。率隨溫度的升高而增大。正常工作時燈絲的電阻才十幾個歐姆，電壓低時正常工作時燈絲的電阻才十幾個歐姆，電壓低時電阻更小，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

15、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。開始時增大，所以供電部分必須采用分壓電路。開始時電流表量程應(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時再改用時再改用15V量程），滑動變阻器量程），滑動變阻器滑動觸頭的位置應(yīng)使燈絲兩端分到的電壓為零?；瑒佑|頭的位置應(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

16、的關(guān)系.實實驗室可以提供的器材如下：驗室可以提供的器材如下： 直流電源直流電源E（電動勢約（電動勢約4V，內(nèi)阻可不計）；，內(nèi)阻可不計）； 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）；）； 滑動變阻器滑動變阻器R1（阻值（阻值010，額定電流，額定電流2A）；）； 滑動變阻器滑動變阻器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。實驗測得的數(shù)據(jù)記錄在下表中：實驗測得的數(shù)據(jù)記錄在下表中：U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80I/A00.074 0

17、.210 0.210 0.250 0.2840.300（1）請在坐標(biāo)紙）請在坐標(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)選擇的滑動變阻器為（填動變阻器為（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驗）根據(jù)以上條件在虛線框中畫出符合要求的實驗電路圖，并在圖中標(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時小燈泡的電阻值時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

18、合適；描點正確；：（坐標(biāo)選取合適；描點正確；將各點連成光滑曲線）將各點連成光滑曲線）（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，時，I1=0.200A； U2=2.80V時，時，I2=0.275A， 得：得： RL1 = U1 / I1 = 7.5. RL2= U2 /I2 = 10 由于小燈泡兩端的電壓升高時，燈絲的溫度升高，導(dǎo)由于小燈泡兩端的電壓升高時，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).

19、圖圖222是研是研究它們關(guān)系的實驗電路究它們關(guān)系的實驗電路.為了便于進行實驗和保護蓄電為了便于進行實驗和保護蓄電池池E，給蓄電池串聯(lián)了一個定值電阻，給蓄電池串聯(lián)了一個定值電阻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中給出了實驗所中給出了實驗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驗電路的電路將儀器連接成實驗電路.（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)在實驗時測出了某同學(xué)在實驗時測出了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個個點。請你