測繪小燈泡伏安特性曲線實驗

1、實驗：測繪小燈泡的伏安特實驗：測繪小燈泡的伏安特性曲線性曲線一、實驗目的一、實驗目的: : 描繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律。描繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律。1. 1.根據歐姆定律，用電流表和電壓表分別根據歐姆定律，用電流表和電壓表分別測出小燈測出小燈泡在不同電壓下的電流泡在不同電壓下的電流，建立，建立I IU U坐標系，描出坐標系，描出的點用的點用平滑的曲線平滑的曲線連接起來即得到小燈泡的伏安連接起來即得到小燈泡的伏安特性曲線。特性曲線。二、實驗原理：二、實驗原理： 2.2.電流表外接電流表外接: :因為小電珠因為小電珠(2.5V,0.3 A)(2.5V,0.3 A)電阻很小電阻很

2、小, ,如果如果電流表內接電流表內接, ,電流表分壓明顯電流表分壓明顯, ,誤差明顯較大誤差明顯較大. .為較為準確為較為準確測出電壓、電流測出電壓、電流, ,電流表采用電流表采用外接外接法法. .滑動變阻器采用滑動變阻器采用分壓分壓式式: :使電壓能從使電壓能從0 0開始連續(xù)變化開始連續(xù)變化. .3.3.滑動變阻器的限流接法和分壓接法滑動變阻器的限流接法和分壓接法4.4.儀器選擇的三個原則儀器選擇的三個原則安全性安全性原則原則: :通過電源、電流表、電壓表、電阻通過電源、電流表、電壓表、電阻等的電流不能超過其允許的額定值等的電流不能超過其允許的額定值. .精確性精確性原則原則: :根據實驗需

3、要根據實驗需要, ,選取精度合適的儀器選取精度合適的儀器, ,以盡可能減小實驗誤差以盡可能減小實驗誤差. .電壓表、電流表指針的偏電壓表、電流表指針的偏角要大于滿偏的三分之一角要大于滿偏的三分之一. .操作方便操作方便: :所選儀器在實驗時應調節(jié)方便所選儀器在實驗時應調節(jié)方便, ,易于操作易于操作. .如本實驗中如本實驗中滑動變阻器分壓滑動變阻器分壓接入電路接入電路, ,應選用應選用小電阻小電阻滑動變阻器。只有這樣滑動變阻器。只有這樣, ,在移動滑片調節(jié)電路時在移動滑片調節(jié)電路時, ,相應相應用用電器上的電壓變化才會均勻、明顯電器上的電壓變化才會均勻、明顯; ;如果選擇大電如果選擇大電阻的滑動

4、變阻器阻的滑動變阻器, ,就會出現在移動滑片調節(jié)時就會出現在移動滑片調節(jié)時, ,剛開始剛開始時用電器上的電壓幾乎不變時用電器上的電壓幾乎不變, ,過了某位置后又迅速增過了某位置后又迅速增大的現象大的現象, ,不易于操作不易于操作. .三、實驗器材三、實驗器材 2.5V2.5V、0.3A0.3A的小燈泡；的小燈泡；4V-6V4V-6V的學生電源的學生電源( (或或3-43-4個干電池組成的電池組個干電池組成的電池組) )；0-100-10的滑動變阻器；的滑動變阻器；0-3V0-3V的電壓表；的電壓表；0-0.6A0-0.6A的電流表；的電流表；開關一個；導線若干；開關一個；導線若干； 電流表、電

5、壓表電流表、電壓表( (非理想電表非理想電表) ) 的接法：的接法：v電流表內接電流表內接；2.2.滑動變阻器的接法：滑動變阻器的接法：v滑動變阻器并聯接入電路滑動變阻器并聯接入電路分壓電路分壓電路。四、實驗電路四、實驗電路 五、實驗步驟五、實驗步驟 2 2測出小電珠在不同電壓下的電流測出小電珠在不同電壓下的電流 (1) (1)滑動變阻器觸頭應移到最滑動變阻器觸頭應移到最左左端，閉合開關端，閉合開關S S。這樣。這樣做時為了使開關閉合時小電珠電壓能從做時為了使開關閉合時小電珠電壓能從0 0開始變化；同開始變化；同時，這樣做也防止開關剛閉合時小電珠兩端電壓過大而時，這樣做也防止開關剛閉合時小電珠

6、兩端電壓過大而燒壞燈絲燒壞燈絲1 1連接電路連接電路將小電珠、電流表、電壓表、滑將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關用導線連動變阻器、電源、開關用導線連接成如圖所示電路接成如圖所示電路(2)(2)移動滑動變阻器觸頭位置，使滑動變阻器阻值由移動滑動變阻器觸頭位置，使滑動變阻器阻值由小到大逐漸改變，在燈泡小到大逐漸改變，在燈泡額定電壓范圍內額定電壓范圍內測出測出1212組組不同的電壓值不同的電壓值U U和電流值和電流值I I，并將測量數據填入表格，并將測量數據填入表格. .3 3斷開開關，拆下導線，將儀器恢復原樣。斷開開關，拆下導線，將儀器恢復原樣。4 4. .畫出伏安特性曲線畫出伏安

7、特性曲線 (1) (1)在坐標紙上以在坐標紙上以I I為為縱縱軸、以軸、以U U為為橫橫軸，建立坐標系軸，建立坐標系 (2) (2)在坐標紙上描出各組數據所對應的點在坐標紙上描出各組數據所對應的點( (坐標系縱坐標系縱軸和橫軸的軸和橫軸的標度要適中標度要適中，以使所描圖線充分占據整個坐，以使所描圖線充分占據整個坐標紙為宜標紙為宜) ) (3) (3)將將描出的點用平滑的曲線連接起來描出的點用平滑的曲線連接起來就得到小電珠的就得到小電珠的伏安特性曲線伏安特性曲線v當電壓當電壓U U比較小的時候，比較小的時候，圖線斜率不變，燈絲電阻圖線斜率不變，燈絲電阻不變；不變；v當電壓升高以后，圖線當電壓升高

8、以后，圖線斜率逐漸減小，小燈泡的斜率逐漸減小，小燈泡的電阻隨著電壓的升高電阻隨著電壓的升高( (燈燈絲溫度隨之升高絲溫度隨之升高) )而增大；而增大；原因是金屬的電阻率隨溫原因是金屬的電阻率隨溫度的升高而變大。度的升高而變大。六、數據分析六、數據分析 1 1電路的連接方式電路的連接方式 (1) (1)電流表應采用電流表應采用外接法外接法：因為小電珠的電阻很小，與：因為小電珠的電阻很小，與0 00.6 A0.6 A電流表串聯時，電流表的分壓影響不能忽略；電流表串聯時，電流表的分壓影響不能忽略； (2) (2)滑動變阻器應采用滑動變阻器應采用分壓式分壓式連接：目的是為了使小連接：目的是為了使小電珠

9、兩端的電壓能從電珠兩端的電壓能從零零開始連續(xù)變化開始連續(xù)變化2 2閉合開關閉合開關S S前前，滑動變阻器觸頭應移到，滑動變阻器觸頭應移到小電珠分得小電珠分得電壓為零的位置電壓為零的位置，可以使開關閉合時小電珠電壓能從，可以使開關閉合時小電珠電壓能從零開始變化同時，也為了防止開關剛閉合時小電珠零開始變化同時，也為了防止開關剛閉合時小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲兩端電壓過大而燒壞燈絲七、注意事項七、注意事項 3 3U UI I圖線在圖線在U U1.0 V1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U U1.0 V1.0 V左右測繪點要密，否則將出現很大誤差左右測繪點要密，否則將出現很大

10、誤差4 4電流表選擇電流表選擇 0.6 A0.6 A量程，電壓表量程選擇視小電量程，電壓表量程選擇視小電珠的珠的額定電壓額定電壓而定，即使用的若是而定，即使用的若是“2.5“2.5 V,0.3 A” V,0.3 A”的的小電珠，選用電壓表的小電珠，選用電壓表的3 3 V V量程，量程， 6 6誤差較大的點要舍去誤差較大的點要舍去，U UI I圖線應是平滑曲線而非圖線應是平滑曲線而非折線，且橫縱坐標折線，且橫縱坐標標度適中標度適中。 5 5保持小電珠電壓保持小電珠電壓接近額定值接近額定值時要緩慢增加，時要緩慢增加，到額定到額定值，讀出值，讀出I I后立即斷開開關后立即斷開開關 1 1由于電壓表不

11、是理想電表，內阻并非無由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差窮大，對電路的影響會帶來誤差 2 2在坐標紙上描點、作圖帶來誤差在坐標紙上描點、作圖帶來誤差八、誤差分析八、誤差分析 (2011 (2011 年深圳一模年深圳一模) )有一個額定電壓為有一個額定電壓為 2.8 V2.8 V，功率，功率約為約為 0.8 W0.8 W 的小燈泡，現要用伏安法描繪這個燈的小燈泡，現要用伏安法描繪這個燈泡的泡的 I IU U 圖線如圖所示，有下列器材供選用：圖線如圖所示，有下列器材供選用：A A電壓表電壓表(0(03 V3 V，內阻，內阻 6 k)6 k)B B電壓表電壓表(0(015

12、 V15 V，內阻，內阻 30 k)30 k)C C電流表電流表(0(03 A3 A，內阻，內阻 0.1 )0.1 )D D電流表電流表(0(00.6 A0.6 A，內阻，內阻 0.5 )0.5 )E E滑動變阻器滑動變阻器(10 (10 ，2 A)2 A)F F滑動變阻器滑動變阻器(200 (200 ，0.5 A)0.5 A)G G蓄電池蓄電池( (電動勢電動勢 6 V6 V，內阻不計，內阻不計) )(1)(1)畫出實驗電路圖，畫出實驗電路圖， 電壓表應選用電壓表應選用_， 電流表應選用電流表應選用_， 滑動變阻器應選用滑動變阻器應選用_ ( (用序號字母表示用序號字母表示) )A AD D

13、E E零起必分壓零起必分壓(2)(2)通過實驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，通過實驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為_._.(3)(3)若將此燈泡與電動勢若將此燈泡與電動勢 6 V6 V、內阻不計的電源相連，要、內阻不計的電源相連，要使燈泡正常發(fā)光，需串聯一個阻值為使燈泡正常發(fā)光，需串聯一個阻值為_的電的電阻阻101011.411.4當當U=2.8VU=2.8V，I=0.28AI=0.28A額定電壓為額定電壓為 2.8 2.8 V V，功率，功率約為約為 0.8 0.8 WW 的小燈泡的小燈泡 例例1 1、某

14、學生用如下圖甲所示的器材做、某學生用如下圖甲所示的器材做“描繪小燈泡的伏安特性描繪小燈泡的伏安特性曲線曲線”的實驗，小燈泡標有的實驗，小燈泡標有 “3.8 V3.8 V，1 W”1 W”的字樣，電池組的字樣，電池組電動電動勢為勢為4.5 V4.5 V（內阻不計），滑動變阻器有兩種規(guī)格：（內阻不計），滑動變阻器有兩種規(guī)格：R R1 1標有標有“10 10 ，2 A”2 A”，R R2 2標有標有“100 100 ，20 mA”20 mA”測量時要求小燈泡兩端測量時要求小燈泡兩端的電壓從零開始，并測多組數據的電壓從零開始，并測多組數據(1)(1)滑動變阻器應選用滑動變阻器應選用 R1 (2) (2

15、)開始實驗前他的實物接線如下圖甲所示，請指出該學生實開始實驗前他的實物接線如下圖甲所示，請指出該學生實物接線中的錯誤有哪些？物接線中的錯誤有哪些？ a a ； b b ； c c ； d d 電流表選擇量程太大電流表選擇量程太大滑動變阻器采取限流接法；滑動變阻器采取限流接法；導線接在變阻器的滑動觸頭上；導線接在變阻器的滑動觸頭上；電壓表采取串聯接入電壓表采取串聯接入請就此在下圖乙中進行正確的連接請就此在下圖乙中進行正確的連接 例例2 2一只小燈泡，標有一只小燈泡，標有“3 V,0.6 W”3 V,0.6 W”字樣現用如圖所字樣現用如圖所給出的器材測量該小燈泡正常發(fā)光時的電阻給出的器材測量該小燈

16、泡正常發(fā)光時的電阻R R1 1. .已知：滑動變阻器最大阻值為已知：滑動變阻器最大阻值為10 10 ；電源電動勢為電源電動勢為12 V12 V，內阻為，內阻為1 1 ；電流表內阻約為電流表內阻約為1 1 ，電壓表的內阻約為電壓表的內阻約為10 k.10 k.(1)(1)在設計電路的過程中，為了盡量減小實驗誤差，電流表在設計電路的過程中，為了盡量減小實驗誤差，電流表應采用應采用_(_(選填選填“內接內接”或或“外接外接”) )法滑動變阻器的連法滑動變阻器的連接方式應采用接方式應采用_(_(選填選填“分壓式分壓式”或或“限流式限流式”) )(2)(2)畫出你所設計的實驗電路圖畫出你所設計的實驗電路圖( (盡量減小實驗誤