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1、第七單元第七單元 實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?描繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其變化規(guī)律 二、實(shí)驗(yàn)原理 1用電流表測(cè)出流過小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑曲線將這些點(diǎn)連接起來，就可以得到小燈泡的伏安特性曲線 小燈泡“3.8 V0.3 A”的電阻很小，當(dāng)它與電流表(量程為0.6 A)串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大，故為了準(zhǔn)確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，即測(cè)出U、I的值，電流表應(yīng)采用外接法；為使小燈泡上的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法 2滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓

2、式接法 (1)兩種接法比較： 由上表可以看出：滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍大，限流式接法較節(jié)能 (2)兩種方法的選擇： 選擇不同接法的原則 安全性原則(不超量程、在允許通過的最大電流以內(nèi)電表、電源不接反)；方便性原則(便于調(diào)節(jié)、便于讀數(shù))；經(jīng)濟(jì)型原則(損耗能量最小) 兩種接法的適用條件：限流式適合測(cè)量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)分壓式適合測(cè)量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大) 如果Rx很小，限流式中滑動(dòng)變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大Rx很大時(shí)，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，滑片移動(dòng)時(shí)，電壓變化接近線性關(guān)系，便

3、于調(diào)節(jié) a若采用限流式不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測(cè)電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式 b若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多，以致在限流式電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，應(yīng)改用分壓式電路 c若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路 d兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、耗能低 三、實(shí)驗(yàn)器材 小燈泡、46 V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、導(dǎo)線若干、開關(guān) 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1確定電流表、

4、電壓表的量程，采用電流表外接法，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，按如圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 2把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端，接線經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S. 3移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關(guān)S. 4.拆除電路，整理儀器U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A) 五、數(shù)據(jù)處理(畫出伏安特性曲線) 1在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，I為縱軸，建立坐標(biāo)系 2在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜) 3將描出的點(diǎn)用

5、平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線 一、誤差分析 1由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差 2電流表、電壓表的讀數(shù)帶來誤差，要嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù) 3在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作圖帶來誤差 【例1】為了測(cè)定和描繪“220 V40 W”的白熾燈燈絲的伏安特性曲線，可以利用調(diào)壓變壓器供電調(diào)壓變壓器為一種自耦變壓器，它只有一組線圈L，繞在閉合的環(huán)形鐵芯上，輸入端接在220 V交流電源的火線與零線之間，輸出端有一個(gè)滑動(dòng)觸頭P，移動(dòng)它的位置，就可以使輸出電壓在0250 V之間連續(xù)變化，如圖所示，畫出的是調(diào)壓變壓器的電路圖符號(hào) 實(shí)驗(yàn)室備有交流電壓表、交流電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、

6、導(dǎo)線等實(shí)驗(yàn)器材 (1)在圖中完成實(shí)驗(yàn)電路圖 (2)說明按你的實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行測(cè)量，如果電表內(nèi)阻的影響不能忽略，電壓較高段與電壓較低段相比較，哪段誤差更大？為什么？_. 【解析】(1)如圖(注意：電流表外接或內(nèi)接均可) (2)如果電流表外接，電壓較高段誤差較大，因?yàn)殡妷涸礁?，燈絲電阻越大，由于電壓表分流作用而造成的誤差就越大；如果內(nèi)接，電壓較低段，誤差較大，因?yàn)殡妷涸降?，燈絲電阻越小，由于電流表分壓造成的誤差就越大 【學(xué)法指導(dǎo)】本題易錯(cuò)點(diǎn)火線和零線的位置左右完全倒置，開關(guān)應(yīng)接在火線；這個(gè)電路(調(diào)壓變壓器)本身就是分壓電路，有些學(xué)生仍將左側(cè)利用滑動(dòng)變阻器畫成分壓式電路，此處滑動(dòng)變阻器不用，也無需利用

7、其為限流 二、注意事項(xiàng) 1電路的連接方式 (1)電流表應(yīng)采用外接法：因?yàn)樾襞荨?.8 V0.3 A”的電阻較小，與00.6 A的電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響很大 (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)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(guān)S前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為0的一端，從而使開關(guān)閉合時(shí)小燈泡電壓能從0開始變化，同時(shí)，也為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)小燈泡兩端因電壓過大而燒壞燈絲 3IU圖線在U01.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U1.0 V左右繪點(diǎn)要密，以防出現(xiàn)很大誤差 4電流表選擇0.6 A量程，電壓表量程選擇視小燈泡的額定電壓而定，即使用的若是“3.8 V0

8、.3 A”的小燈泡，選用電壓表的15 V量程，若使用“2.5 V0.6 A”的小燈泡，則選用電壓表的3 V量程 5保持小燈泡電壓接近額定值時(shí)要緩慢增加到額定值，記錄I后馬上斷開開關(guān) 6誤差較大的點(diǎn)要舍去，IU圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線 7建立坐標(biāo)系時(shí)，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙 【例2】(2012安徽)圖為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V. (1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟： 閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_； 閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，_； 斷開開關(guān)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡

9、燈絲的伏安特性曲線 (2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖 【解析】(1)由于滑動(dòng)變阻器的分壓作用，使開始實(shí)驗(yàn)時(shí)小燈泡兩端電壓為0，所以應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片靠近變阻器左端的接線柱描繪小燈泡燈絲的伏安特性曲線，必須測(cè)量多組數(shù)據(jù)，即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(dá)到額定電壓 (2)畫電路圖，首先應(yīng)分析清楚實(shí)物電路特點(diǎn)：電流表為外接法，滑動(dòng)變阻器為分壓接法 【答案】使它靠近變阻器左端的接線柱 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(dá)到額定電壓 (2)如圖所示 一、小燈泡的伏安特性曲線與歐姆定律 【例1】如圖所示，是一個(gè)小燈泡的電流隨小燈泡兩端電

10、壓變化的關(guān)系圖，則根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可判定下列說法中正確的是() A小燈泡的電阻隨著所加電壓的增加而減小 B小燈泡燈絲的電阻率隨著燈絲溫度的升高而減小 C歐姆定律對(duì)小燈泡不適用 D如果把三個(gè)這種相同的燈泡串聯(lián)后，接到電壓恒為12 V的電源上，則流過每個(gè)小燈泡的電流為0.4 A 【解析】A項(xiàng)，由圖可知，圖中電流隨電壓的增大而增大，每一點(diǎn)的斜率表示該點(diǎn)電阻的倒數(shù)，故可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大；故A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，因?qū)Ь€的形狀沒有發(fā)生變化，故說明隨電壓的升高電阻率增大，而隨電壓增大，溫度是升高的，故B項(xiàng)錯(cuò)誤； C項(xiàng)，雖然小燈泡的伏安特性曲線不是直線，原因是電阻率隨溫度增大而發(fā)生了變化，燈

11、絲仍然為金屬導(dǎo)體，歐姆定律同樣適用，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若把三個(gè)相同的燈泡串聯(lián)，則每個(gè)燈泡兩端的電壓為4 V，由圖可知對(duì)應(yīng)的電流為0.4 A，故D項(xiàng)正確 【答案】D 【學(xué)法指導(dǎo)】本題中要注意小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，故不能直接應(yīng)用歐姆定律求電流，但歐姆定律同樣對(duì)燈泡是成立的 二、根據(jù)實(shí)際電壓求功率 【例2】(2013天津)要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作已選用的器材有： 電池組(電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，內(nèi)阻約1 ) 電流表(量程為0250 mA，內(nèi)阻約5 ) 電壓表(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k) 開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (

12、1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的_(填字母代號(hào)) A滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 ，額定電流1 A) B滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 750 ，額定電流0.3 A) (2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖_(填字母代號(hào)) (3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示如果將這個(gè)小燈泡接到電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻為5 的電源兩端，小燈泡消耗的功率是_W. 【解析】(1)測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線，電壓變化范圍要求要大，所以采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，應(yīng)選擇小電阻大電流的滑動(dòng)變阻器A. (2)電流表的電阻與小燈泡的電阻接近，電流表的分壓作用很明顯，所以采用電流表的外接，燈泡兩端的電壓變化范圍大，所以采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，B項(xiàng)對(duì) (3)電源與小燈泡直接串聯(lián)，那么路端電壓就等于小燈泡兩端的電壓，畫出內(nèi)阻為5 ，電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖線和小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)即表示小燈泡與該電源直接串聯(lián)根據(jù)交點(diǎn)坐標(biāo)(1.0 V,0.1 A)可以計(jì)算出小燈泡消耗的功率為PUI1.00.1 W 0.1 W.【答案【答案】(1)A(2)B(3)0.1