實驗八 描繪小電珠的伏安特性曲線

實驗八描繪小電珠的伏安特性曲線一、實驗目的1．描繪小電珠的伏安特性曲線。2．分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。二、實驗原理1．用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U-I坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來。2．電流表外接：因為小電珠的電阻很小，如果電流表內接，誤差明顯較大；滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變化。三、實驗器材小電珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一個、電壓表(0～3V～15V)與電流表(0～0.6A～3A)各一個、滑動變阻器(最大阻值20Ω)一個、學生低壓直流電源(或電池組)、開關一個、導線若干、坐標紙、鉛筆。四、實驗步驟1.確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，按如圖所示的原理圖連接好實驗電路。2．把滑動變阻器的滑片調節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關S。3．移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關S。U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除電路，整理儀器。五、數(shù)據(jù)處理(畫出伏安特性曲線)1．在坐標紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立坐標系。2．在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜)3．將描出的點用平滑的曲線連結起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線。六、誤差分析1．由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內阻對電路的影響會帶來誤差。2．電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)。3．在坐標紙上描點，作圖帶來誤差。七、注意事項1．電路的連接方式(1)電流表應采用外接法。因為小燈泡“3.8V

0.3A”的電阻較小，與0～0.6A的電流表串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大。(2)滑動變阻器應采用分壓式接法，目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化。2．閉合開關S前，滑動變阻器滑片應移到使小燈泡分得電壓為0的一端，從而使開關閉合時小燈泡電壓能從0開始變化，同時，也為了防止開關剛閉合時小燈泡因兩端電壓過大而燒壞燈絲。3．I-U圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點要密，以防出現(xiàn)很大誤差。4．電流表選擇0.6A量程，電壓表量程選擇視小燈泡的額定電壓而定。(1)若使用“3.8V

0.3A”的小燈泡，選用電壓表的15V量程。(2)若使用“2.5V

0.6A”的小燈泡，則選用電壓表的3V量程。5．當小燈泡電壓快接近額定電壓值時，要緩慢地增加到額定電壓值，記錄I后馬上斷開開關。6．誤差較大的點要舍去，I-U圖線應是平滑曲線而非折線。7．建立坐標系時，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標軸選取的標度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙。(2012·合肥月考)有一個小電珠上標有“4V

2W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個小電珠的U-I圖線。有下列器材供選用：A．電壓表(0～5V，內阻10kΩ)B．電壓表(0～10V，內阻20kΩ)C．電流表(0～3A，電阻1Ω)D．電流表(0～0.6A，內阻0.4Ω)E．滑動變阻器(5Ω，1A)F．滑動變阻器(500Ω，0.2A)G．電源、開關一個、導線若干(1)實驗中電壓表應選用__________，電流表應選用__________。為使實驗誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動變阻器應選用________(用序號字母表示)。(2)請在方框內畫出滿足實驗要求的電路圖，并把圖中所示的實驗器材用實線連接成相應的實物電路圖?！咀灾鹘獯稹?/p>

_____________________________________________________________________________________(2)滿足實驗要求的電路圖如圖：接成相應實物電路圖如圖?！敬鸢浮?/p>

(1)A

D

E

(2)見解析在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學測得電流—電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：(1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因?！咀灾鹘獯稹?/p>

_____________________________________________________________________________________【解析】

(1)(2)電阻隨電流增大而增大電流很小時，燈絲溫度低，電阻變化不大；隨燈絲溫度升高快，電阻增大快；當溫度達到一定值時，電能轉化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢?！敬鸢浮?/p>

見解析1．為探究小電珠L的伏安特性，連好如圖所示的電路后閉合開關，通過移動變阻器的滑片，使小電珠中的電流由零開始逐漸增大，直到小電珠正常發(fā)光，由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的U-I圖象應是圖中的(

)【答案】

C2．如圖所示為伏安法測電阻的一種常用電路，以下分析正確的是(

)A．此接法的測量值大于真實值B．此接法的測量值小于真實值C．此接法要求待測電阻值小于電流表內阻D．開始實驗時滑動變阻器滑動頭P應處在最左端【答案】

AD3．在如圖甲所示的電路中，電源電動勢為3.0V，內阻不計，A1、A2、A3為三個相同規(guī)格的小電珠，這種小電珠的伏安特性曲線如圖乙所示，當開關S閉合后(

)A．通過A1的電流為通過A2的電流的2倍B．A1的電阻為7.5ΩC．A1消耗的電功率為0.75WD．A2消耗的電功率為0.375W【答案】

C4．(2013·臺州中學檢測)某同學測繪標有“4.8V,0.3A”小燈泡的電功率隨電壓變化的圖象，要使小燈泡兩端電壓從0至4.8V連續(xù)變化，為了使測量盡可能地準確，除了導線和開關外，可供選擇的儀器還有(

)A．電流表：量程0～0.6A，內阻約為1ΩB．電流表：量程0～3A，內阻約為0.2ΩC．電壓表：量程0～6V，內阻約為2kΩD．電壓表：量程0～15V，內阻約為4.5kΩE．滑動變阻器：阻值范圍0～20Ω，額定電流2AF．滑動變阻器：阻值范圍0～2kΩ，額定電流0.5AG．電池組：電動勢6V，內阻約為1Ω(1)選用的器材代號為________；(2)畫出實驗電路圖；(3)如果根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)描出P-U圖線如圖所示，則小燈泡在1.5V電壓下的電阻值為R＝________Ω?！窘馕觥?/p>

(1)根據(jù)小燈泡的額定電壓為4.8V，額定電流為0.3A，電壓表選擇C，電流表選擇A。由于使小燈泡兩端電壓由0至4.8V連續(xù)變化，應采用分壓電路，滑動變阻器阻值不宜太大，應選E；【答案】

(1)ACEG

(2)見解析(3)2.255．如圖所示器材為某同學測繪額定電壓為2.5V的小燈泡的I-U特性曲線的實驗器材。(1)根據(jù)實驗原理，用筆畫線代替導線，將圖中的實驗電路圖連接完整。(2)開關S閉合之前，圖中滑動變阻器的滑片應該置于________。(選填“A端”、“B端”或“AB中間”)(3)實驗中測得有關數(shù)據(jù)如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，在下圖中畫出小燈泡的I-U特性曲線。(4)若已知小燈泡燈絲在27℃時電阻值約為1.5Ω，并且其電阻值與燈絲的熱力學溫度成正比，試估算該小燈泡以額定功率工作時燈絲的溫度約為________℃。(保留三位有效數(shù)字)【解析】

(1)對于小燈泡的伏安特性曲線的實驗，電流和電壓要從零開始調節(jié)，故本實驗必須使用滑動變阻器分壓式接法；由于小燈泡的電阻較小，實驗室中的電壓表內阻遠大于小燈泡的電阻，故采用電流表外接法進行伏安法測電阻；在連接實物圖時要注意電表的量程與正負極。(2)在實驗開始前要檢查電路的安全性，為了保護電流表和電壓表，需要將滑動變阻器的分壓值調為零，即將滑片置于A位置。(3)如答案中圖所示?！敬鸢浮?/p>

(1)如圖所示(2)A端(3)如圖所示(4)1.64×103(1.58×103～1.65×103均對)6．(2012·安徽理綜)下圖為“測繪小燈泡伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5V。(1)完成下列實驗步驟：①閉合開關前，調節(jié)滑動變阻器的滑片，__________；②閉合開關后，逐漸移動變阻器的滑片，____________；③斷開開關，……。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。(2)在虛線框中畫出與實物電路相應的電路圖。【解析】

(1)①在分壓電路中為了保護燈泡所在支路，開關閉合前，滑動變阻器與燈泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零，因此滑片應靠近左端。②必須測多組數(shù)據(jù)，并且使小燈泡兩端電壓達到額定電壓，才能測繪小燈泡的伏安特性曲線。(2)見答案圖?！敬鸢浮?/p>

(1)①使它靠近變阻器左端的接線柱②增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達到額定電壓(2)如圖所示7．(2012·四川理綜)某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：小燈泡L，規(guī)格“4.0V,0.7A”；電流表A1，量程3A，內阻約為0.1Ω；電流表A2，量程0.6A，內阻r2＝0.2Ω；電壓表V，量程3V，內阻rV＝9kΩ；標準電阻R1，阻值1Ω；標準電阻R2，阻值3kΩ；滑動變阻器R，阻值范圍0～10Ω；學生電源E，電動勢6V，內阻不計；開關S及導線若干。(1)甲同學設計了如圖1所示的電路