10實驗1：描繪小燈泡的伏安特性曲線

實驗1:描繪小燈泡的伏安特性曲線★實驗?zāi)康拿枥L小燈泡的伏安特性曲線，分析曲線的變化規(guī)律.★實驗原理用分壓電路改變小燈泡兩端的電壓，從電壓表和電流表上讀出相應(yīng)的電壓值U和電流值I，在坐標(biāo)紙上作圖.根據(jù)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大的特點，分析曲線的變化規(guī)律.★電路分析小燈泡的電阻大約為100,由于小燈泡的電阻很小，所以要用安培表外接法。而描述小燈泡的伏安特性曲線時，要求電壓從0V到小燈泡的額定電壓的多個電壓下的電流，故而滑動變阻器的接法要用分壓接法。電鍵要接在電源的主要電路上，以便更好的控制電路?！飳嶒炂鞑男襞荩?V，0.7A或3.8V，0.3A），電流表，電壓表，滑動變阻器，學(xué)生電源（4V?6V），導(dǎo)線，電鍵.★實驗步驟按右圖所示接好電路.閉合K，使滑動變阻器的阻值由小到大逐漸改變，保證電壓表的示數(shù)在0?4V或0?3.8V的范圍內(nèi)變化，并記錄下12組左右不同的電壓值U和電流值I.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，描點并畫出U-I曲線.根據(jù)圖象分析小燈泡的電阻的變化情況，并根據(jù)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大的特點，解釋小燈泡的電阻發(fā)生的變化.★注意事項閉合電鍵時，滑動變阻器的阻值不能為最大,若為最大，閉合電鍵后，小燈泡兩端的電壓最大，可能會超過額定電壓，而燒壞小燈泡.選用最大值較小的滑動變阻器，便于調(diào)節(jié).接成分壓電路，可以從零到額定電壓的大范圍內(nèi)改變小燈泡兩端的電壓.采用電流表外接法.，與電流表的內(nèi)阻比較接近，與電壓表的內(nèi)阻相差較遠(yuǎn)，

采用外接法，誤差較小.圖線上各點的連接應(yīng)畫成自然光滑和曲線.★應(yīng)用演練【例1】用下圖中所給的實驗器材測量一個“12V，5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，其中電流表有3A、0.6A兩檔，內(nèi)阻可忽略，電壓表有15V、3V兩檔，內(nèi)阻很大.測量時要求加在燈泡兩端和電壓從0V調(diào)到12V(2)某次測量時電流表的指針位置如右圖所示，其讀數(shù)為.解析：由于燈泡U額=12V，故電壓表必須選用15V量程，燈泡正常工作電流：I=P額/U額湖.42A.故電流表選用0.6A量程.燈泡正常工作時電阻：RL=U「/P廣28.8Q.R：較小，而電壓表內(nèi)阻很大，故選用電流表外接法.又因為實驗時電壓必須從0調(diào)到12V，故需用分壓式電路.電路圖如實驗步驟甲圖.實物連線如下圖.

答案:(1)見上圖，(2)0.380A〖點評〗在做實物圖的連接問題時，應(yīng)首先畫出實驗原理圖，在實驗原理中應(yīng)明確電流表是內(nèi)接還是外接，變阻器是限流還是分壓，在連線時要按一定順序，如從電源正極開始，到負(fù)極結(jié)束，并注意電表'+、一”及量程；一般情況下，先連接串聯(lián)部分的電路，然后再連接并聯(lián)部分的電路.【例2】某同學(xué)利用如甲圖所示的電路，研究加在標(biāo)有“3.8V，0.3A”的小燈泡兩端的電壓和通過它的電流的關(guān)系，得到如下表所示的數(shù)據(jù).12345678910111213U/V00.100.150.200.400.601.001.602.202.603.003.403.80I/A00.0500.0750.1000.1240.1400.1600.2000.2300.2580.2740.2900.310由這些數(shù)據(jù)可以得到：⑴比較U1=1.00V和U2=3.00V時小燈泡的電阻的大小，并說明其原因.(2)小燈泡兩端的電壓從零到額定電壓變化時，小燈泡的最大電阻是多少？最大電功率是多少？(3)通過小燈泡的電流等于0時，這個小燈泡的電阻是多少？解析：(1)隨著電壓的增大，通過小燈泡的電流也增大，導(dǎo)致小燈泡的熱功率增大，溫度升高.隨著溫度的升高，燈泡燈絲的電阻率增大，則燈泡的電阻增大.則U1時小燈泡的電阻比u2的電阻大.電流、電壓達(dá)到最大時，小燈泡的電阻最大，燈泡的最大電阻為：Rmax=U/I=3.80/0.310=12.3Q.此時的電功率也最大：Pmax=UI=3.80x0.310=11.78W.由題目所給數(shù)據(jù)可知，，當(dāng)通過小燈泡的電流比較小時，電壓與電流成正比，即說明此時小燈泡的電阻可認(rèn)為不變.因此電流等于零時的電阻即為開始電流很小時的電阻：R0=U]/I]=0.100/0.50=2.0Q.答案：(1)U]時小燈泡的電阻比U2的電阻大，(2)12.3Q，11.78W(3)2.0Q

〖點評〗正確理解數(shù)據(jù)的含義及數(shù)據(jù)間的關(guān)系是解本題的關(guān)鍵.★同步練習(xí)小燈泡的u-i圖象是否是直線？其原因是不是直線而是曲線，其原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大.右圖為某個小燈泡的I-U圖線，當(dāng)燈泡兩端所加電壓為1V時，燈絲的電阻Ra=Q；當(dāng)燈泡兩端所加電壓為3V時，燈絲的電阻Rb=Q.10Q,20Q應(yīng)選下圖中的哪種電路A^-（A^3.要測定小電珠L“2.5V，0.3A”的伏安特性曲線，測量電路AB應(yīng)選下圖中的哪種電路A^-（A^解析：電珠的電阻為R=U/I~8.3Q，與電流表的內(nèi)阻相差不是很大，則電流表的分壓作用就會很大；而電壓表的內(nèi)阻比電珠的電阻大很多，則電壓表的分流作用很小.為了減小誤差，應(yīng)采用電流表外接法，即A圖.4,一個標(biāo)有“220V，60W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220V，在此過程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖象表示，下面四個圖象中，肯定不符合實際的是ACDA1B1C1D1有一只電壓表，量程已知，內(nèi)阻Rv已知，另有一電池（電動勢未知，但不超過此電壓表的量程，內(nèi)阻可以忽略），請用這只電壓表和電池，再用一個電鍵和一些連接用的導(dǎo)線，設(shè)計測量某一高值電阻Rx的實驗方法，簡要地寫出測量步驟和需要記錄的數(shù)據(jù)，以及Rx的計算式.畫出電路圖._TOC\o"1-5"\h\z解析：電路圖如右圖所示.I:、VV—I（1）如甲圖所示，先利用電壓表直接測量電源電^'Rx動勢：U]=E.I一l|―_II―l|―I_I（2）如乙圖所示，由電壓表的讀數(shù)和內(nèi)阻求出電甲乙流I廣u/r、,，然后根據(jù)電阻的定義得：r=（e-u）/i廣（u「u）/i,.22VX22122B組

燈絲的電阻率隨溫度的升高而，所以，在燈泡不發(fā)光時與正常發(fā)光時相比較,時電阻大.一個燈泡接入電路后，從不發(fā)光逐漸增加亮度的過程中，燈絲的電阻將怎樣變化？.增大，發(fā)光，逐漸變大某同學(xué)用兩種導(dǎo)電元件分別研究它們的導(dǎo)電性質(zhì)，他根據(jù)實驗中所測的數(shù)據(jù)，分別繪制了U-I圖線如右圖所示.下列判斷正確的是CA.只有A圖正確B.只有B圖正確C.A圖和B圖都正確D.A圖和B圖都一定不正確如右圖所示，為某燈泡的I-U曲線，該燈泡的額定功率為10W，額定電壓為20V，現(xiàn)在要使燈泡的實際功率為4.8W則可串聯(lián)一個多大的電阻？（電路的總電壓恒定為20V）I/AU/VI0.30812200IB20Q解析：由圖可知：當(dāng)燈泡的實際功率為4.8W時，燈泡兩端的電壓為12V，通過燈泡的電流為I/AU/VI0.30812200IBR=（U總-U,）/I=（20-12）/0.4=20Q.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，使用的小燈泡為“6V，3W”，其他供選擇的器材有：電壓表V1（量程6V，內(nèi)阻20kQ）電流表氣（量程3A，內(nèi)阻0.2Q）電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻1Q）變阻器R1（0?1000Q，0.5A）變阻器R2（0?20Q，2A）學(xué)生電源E（6?8V）開關(guān)S及導(dǎo)線若干實驗中要求在電壓表0?6V范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對應(yīng)的電流值I，以便作出伏安特性曲線，則在上述器材中，電流表應(yīng)選，變阻器應(yīng)選.A2，r2在下方方框中畫出此實驗的原理圖.l—————————————————————————————————r

解析：小燈泡的額定電流為0.5A,故電流表選用A2；當(dāng)小燈泡的電流達(dá)到額定