第五講實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線1知道實驗的目的和實驗原理2知道描繪小燈泡伏安特性曲線時的實驗操作及注意事項3知道實驗中的數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析原因一、實驗?zāi)康?描繪小電珠的 曲線2分析伏安特性曲線的 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UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條 將這些點連接起來，就可以得到小電珠的伏安特性曲線伏安特性伏安特性變化規(guī)律變化規(guī)律平滑的曲線平滑的曲線小電珠(3.8 V,0.3 A)的電阻很小，當(dāng)它與電流表(量程為0.6 A)串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大，故為了準(zhǔn)確地描繪出小電珠的伏安特性曲線，即測出U、I的值，電流表應(yīng)采用 ；為使小電珠上的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動變阻器應(yīng)采用 外接法外接法分壓式接法分壓式接法2滑動變阻器的限流接法和分壓接法(1)兩種接法比較E 0 E 內(nèi)容內(nèi)容 方式方式 由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能兩種接法的適用條件限流式適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)分壓式適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)如果Rx很小，限流式中滑動變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大Rx很大時，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，滑片移動時，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)a若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用 b若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用 分壓式分壓式分壓式電路分壓式電路c 若 實 驗 中 要 求 電 壓 從 零 開 始 調(diào) 節(jié) ， 則 必 須 采 用 電路d兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用 接法，因為 接法電路簡單、耗能低分壓式分壓式限流式限流式限流式限流式三、實驗器材小電珠(“4 V,0.7 A”或“3.8 V,0.3 A”)、4 V6 V學(xué)生電源、 、電壓表、 、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆滑動變阻器滑動變阻器電流表電流表一、實驗步驟與數(shù)據(jù)處理1實驗步驟(1)根據(jù)小電珠上標(biāo)示的額定電壓和額定電流，選定電源的輸出電壓和電表的量程；(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖所示的電路；(3)將滑動變阻器的觸頭移動到右端，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出并記錄多組U、I數(shù)值，將測量數(shù)據(jù)填入表格中；(4)斷開開關(guān)，拆除電路，整理儀器2數(shù)據(jù)處理將實驗中的U、I數(shù)據(jù)記入下表中：(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸、I為縱軸建立坐標(biāo)系，選取合適的標(biāo)度；(2)在坐標(biāo)紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點，用一條平滑的曲線把這些點連起來，得到小電珠的伏安特性曲線U/V00.2 0.4 0.6 0.9 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.5 3.8I/A0 在“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：器材器材規(guī)格規(guī)格器材器材規(guī)格規(guī)格小電珠小電珠標(biāo)有標(biāo)有“3.8 V，0.3 A”字樣字樣滑動變阻器滑動變阻器R1最大阻值最大阻值10 ，額定電流額定電流1.0 A電壓表電壓表V量程量程05 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻約約5 k滑動變阻器滑動變阻器R2最大阻值最大阻值1 k，額定電流額定電流0.5 A電流表電流表A1量程量程0100 mA，內(nèi)阻約內(nèi)阻約4 直流電源直流電源E電動勢約為電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為0.5 電流表電流表A2量程量程0500 mA，內(nèi)阻約內(nèi)阻約0.4 導(dǎo)線、電鍵等導(dǎo)線、電鍵等(1)在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_(2)在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路(3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在IU坐標(biāo)系中，描繪出了如圖所示的小電珠的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出圖中正確的是(圖中P為小電珠功率)【規(guī)范解答】(1)為方便電路調(diào)節(jié)，滑動變阻器應(yīng)選擇R1；小電珠正常工作時I額0.3 A300 mA100 mA，故電流表應(yīng)選A2.【方法歸納】解答本題在實物連圖時應(yīng)明確電流表的內(nèi)外接法；數(shù)據(jù)處理時應(yīng)明確圖線特征及物理意義二、注意事項與誤差分析1注意事項(1)因本實驗要作出IU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；(2)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的外接法；(3)開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使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0.5 V)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；(4)開關(guān)閉合前變阻器滑片移到圖中的A端；(5)在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫、縱坐標(biāo)所取的分度比例應(yīng)該適當(dāng)，盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙連線一定要用平滑的曲線，不能畫成折線2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(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)(3)在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來操作誤差 某課外學(xué)習(xí)小組想描繪標(biāo)有“4 V,2 W”的小燈泡的UI圖象，除導(dǎo)線和開關(guān)外還備有以下器材可供選擇：A電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 )B電流表(量程3.0 A，內(nèi)阻約為0.2 )C電壓表(量程5.0 V，內(nèi)阻約為5 k)D電壓表(量程15.0 V，內(nèi)阻約為15 k)E滑動變阻器(最大阻值為200 ，額定電流100 mA)F滑動變阻器(最大阻值為10 ，額定電流1.0 A)G電源(電動勢為6.0 V，內(nèi)阻約為1.5 )(1)實驗中所用的電流表應(yīng)選_；電壓表應(yīng)選_；滑動變阻器應(yīng)選_(只需填器材前面的字母代號)(2)將圖(甲)中的實物連接成實驗所需的電路(有三根導(dǎo)線已經(jīng)接好)實驗開始時，滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于最_(填“左”或“右”)端(3)經(jīng)過正確的操作，測得的數(shù)據(jù)如下表：請在圖(乙)中描點畫出小燈泡的UI曲線(4)若某干電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系如圖(乙)中圖線a所示，那么將本題中的小燈泡接在該干電池的兩端時，小燈泡的實際功率是_W.1234567891011U/V00.40.81.21.62.02.42.83.23.64.0I/A00.12 0.22 0.30 0.36 0.40 0.43 0.46 0.48 0.49 0.50(3)UI圖線如圖(乙)中b所示(4)圖(乙)中a、b兩圖線的交點坐標(biāo)表明：該小燈泡接在該電池兩端時，燈泡的電壓為U02.0 V，電流為I00.4 A，故小燈泡的實際功率為P0I0U00.8 W.答案：(1)ACF(2)(3)見規(guī)范解答(4)0.8 表格中所列數(shù)據(jù)是測量小電珠UI關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)：(1)分析表格內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖中的_(選填“甲”或“乙”)；U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(2)在圖丙所示的方格紙內(nèi)畫出小電珠的UI曲線分析曲線可知小電珠的電阻值隨I變大而_(選填“變大”、“變小”或“不變”)； 丙(3)如圖丁所示，用一個定值電阻R和兩個上述小電珠組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻不計、電動勢為3 V的電源上已知流過電阻R的電流是流過電珠L2電流的兩倍，則流過電珠L1的電流約為_A.丁丁解析：(1)從表中數(shù)據(jù)可看出，電珠兩端電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，這說明滑動變阻器應(yīng)選用分壓接法，故應(yīng)選用甲圖(2)在方格紙上根據(jù)UI數(shù)據(jù)描點、連線，其UI圖象如圖隨U和I的增大，圖線上各點與坐標(biāo)原點連線的斜率越來越大，故其電阻變大(3)因流過電阻R的電流是流過電珠L2電流的兩倍，則流過燈L1的電流是流過燈L2電流的3倍，而燈L1、L2兩端的電壓之和為3 V，在(2)描出的UI圖象中，找出一個電流I對應(yīng)的電壓U1，再找出3I對應(yīng)的電壓U2，直到U1U23 V為止最后得出結(jié)果，流過電珠L1的電流為0.21 A.答案：(1)甲(2)UI曲線見解析變大(3)0.21