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。 二、實驗原理二、實驗原理 1.利用電流表測出通過小燈泡的電流，利用電壓表利用電流表測出通過小燈泡的電流，利用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U,I)值，在值，在U-I坐標坐標系中描出各組對應點，用一條平滑的曲線把這些點連系中描出各組對應點，用一條平滑的曲線把這些點連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線了。接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線了。 學案學案4 實驗實驗(二二)：描繪小燈泡的伏安特性曲線：描繪小燈泡的伏安特性曲線 方式方式內容內容限流接法限流接法分壓接法分壓接法兩種接法電路圖兩種接法電路圖負載負載R上電壓調節(jié)上電壓調節(jié)范圍范圍RE/(R+R0)UE0UE負載負載R上電流調節(jié)上電流調節(jié)范圍范圍E/(R+R0)IE/R0IE/R閉合閉合S前觸頭位置前觸頭位置b端端a端端對比說明對比說明串、并聯(lián)關系不同串、并聯(lián)關系不同分壓電路調節(jié)范圍大分壓電路調節(jié)范圍大分壓電路調節(jié)范圍大分壓電路調節(jié)范圍大都是為了保護電路元件都是為了保護電路元件2.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 (2)限流電路、分壓電路的選擇原則：限流電路、分壓電路的選擇原則： 限流式適合測量阻值小的電阻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。分壓式適合測量阻值較大的電阻(一一般比滑動變阻器的總電阻要大般比滑動變阻器的總電阻要大)。因為。因為Rx很小，限流式中滑動變阻器分很小，限流式中滑動變阻器分得電壓很大，調節(jié)范圍越大。得電壓很大，調節(jié)范圍越大。Rx很大，分壓式中很大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分幾乎不影響電壓的分配，觸頭移動時，電壓變化接近線性關系，便于調節(jié)。配，觸頭移動時，電壓變化接近線性關系，便于調節(jié)。 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到最大時，待測電阻上的電流調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓或電壓)仍超過電流表仍超過電流表(或電壓表或電壓表)的量的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式。程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式。 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，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或中，滑動變阻器的滑動觸頭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，應改用分壓電路。電壓變化范圍不夠大，此時，應改用分壓電路。 若實驗中要求電壓從零開始連接可調，則必須采用分壓式電路。若實驗中要求電壓從零開始連接可調，則必須采用分壓式電路。 兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低。式接法電路簡單、耗能低。 四、實驗步驟四、實驗步驟 1.根據(jù)小燈泡上標出的額定電壓根據(jù)小燈泡上標出的額定電壓和額定電流，選定電源的輸出電壓和和額定電流，選定電源的輸出電壓和電表的量程；電表的量程； 2.將小燈泡、電流表、電壓表、將小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關用導線連接滑動變阻器、電源、開關用導線連接成如圖所示的電路；成如圖所示的電路； 3.將滑片移動到右端，閉合開關，調節(jié)變阻器，讀出并記將滑片移動到右端，閉合開關，調節(jié)變阻器，讀出并記錄多組錄多組U、I數(shù)值，將測量數(shù)據(jù)填入表格中；數(shù)值，將測量數(shù)據(jù)填入表格中； 4.斷開開關，拆除電路。斷開開關，拆除電路。 三、實驗器材三、實驗器材 小燈泡小燈泡(3.8 V,0.3 A)或或(9 V,0.7 A)一個，電壓表一個，電壓表(03 V15 V)與電流表與電流表(00.6 A3 A)各一個，滑動變阻器各一個，滑動變阻器(最大阻值最大阻值20 )一個，學生低壓直流電源一個，學生低壓直流電源(或電池組或電池組)，開關一個，導線，開關一個，導線若干，坐標紙、鉛筆。若干，坐標紙、鉛筆。 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 實驗中的實驗中的U、I數(shù)據(jù)記入下表中數(shù)據(jù)記入下表中U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0 六、誤差分析六、誤差分析 1.電表的精度和讀數(shù)帶來的誤差；電表的精度和讀數(shù)帶來的誤差； 2.描點、作圖所帶來的誤差；描點、作圖所帶來的誤差； 3.對圖象進行分析計算所帶來的誤差。對圖象進行分析計算所帶來的誤差。 (1)在坐標紙上以在坐標紙上以U為橫軸、為橫軸、I為縱軸建立坐標系，選取合為縱軸建立坐標系，選取合適的標度；適的標度； (2)在坐標紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應的點，用一條平滑在坐標紙上描出以上各組數(shù)據(jù)所對應的點，用一條平滑的曲線把這些點連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線。的曲線把這些點連接起來，得出小燈泡的伏安特性曲線。 七、注意事項七、注意事項 1.實驗前注意檢查電表是否指零，如果不指零，要調節(jié)定實驗前注意檢查電表是否指零，如果不指零，要調節(jié)定位螺絲使指針指零。經過計算可知，小燈泡電阻較小，為了減位螺絲使指針指零。經過計算可知，小燈泡電阻較小，為了減小誤差，電流表采用外接法，為了使小燈泡兩端的電壓能從零小誤差，電流表采用外接法，為了使小燈泡兩端的電壓能從零開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓式接法；開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓式接法； 2.實驗過程中為了減小誤差，電壓表量程要進行變換。當實驗過程中為了減小誤差，電壓表量程要進行變換。當U3 V時采用時采用03 V量程；量程；U3 V時采用時采用015 V量程；量程； 3.閉合開關閉合開關S前，滑動變阻器滑片應移到一端，使開關閉前，滑動變阻器滑片應移到一端，使開關閉合時小燈泡兩端的電壓能從零開始逐漸增大，在滑片移動的過合時小燈泡兩端的電壓能從零開始逐漸增大，在滑片移動的過程中，加在小燈泡兩端的電壓不要超過小燈泡的額定電壓。程中，加在小燈泡兩端的電壓不要超過小燈泡的額定電壓。 4.畫畫U-I圖線時，不要畫成折線，要用平滑曲線連接，如圖線時，不要畫成折線，要用平滑曲線連接，如果有個別偏離較遠的點應該舍棄。果有個別偏離較遠的點應該舍棄?？键c考點1 1 實驗原理的考查實驗原理的考查【例例1】在探究小燈泡的伏安特性實驗中，所用器材有：燈泡在探究小燈泡的伏安特性實驗中，所用器材有：燈泡L、量程恰當?shù)?、量程恰當?shù)?電流表電流表A和電壓表和電壓表V、直流電源、直流電源E、滑動變阻器、滑動變阻器R、開關、開關S等，要求燈泡兩等，要求燈泡兩 端電壓從端電壓從0 V開始變化。開始變化。 (1)實驗中滑動變阻器應采用實驗中滑動變阻器應采用_接法接法(填填“分壓分壓”或或“限流限流”)。 (2)某同學已連接如圖所示的電路，在連接最后一根導線的某同學已連接如圖所示的電路，在連接最后一根導線的c端到直流電端到直流電 源正極之前，請指出其中僅有的源正極之前，請指出其中僅有的2個不當之處，并說明如何改正。個不當之處，并說明如何改正。 A._。 B._。 【解析解析】(1)題目要求燈題目要求燈泡兩端電壓從泡兩端電壓從0 V開始變化，開始變化，因此滑動變阻器必須采用分因此滑動變阻器必須采用分壓接法。壓接法。 (3)電路連接正確后，分別測得兩只燈泡電路連接正確后，分別測得兩只燈泡L1 和和L2的伏安特性曲線如圖中的伏安特性曲線如圖中I和和II所示，所示， 然后將燈泡然后將燈泡L1、L2與電池組與電池組(電動勢和電動勢和 內阻均恒定內阻均恒定)連成如右圖所示電路。多連成如右圖所示電路。多 次測量后得到通過次測量后得到通過L1和和L2的電流平均值的電流平均值 分別為分別為0.30 A和和0.60 A。 A.在圖中畫出電池組路端電壓在圖中畫出電池組路端電壓U和電流和電流I的關系曲線。的關系曲線。 B.由該曲線可知電池組的電動勢為由該曲線可知電池組的電動勢為_V，內阻為，內阻為_ 。 (取取2位有效數(shù)字位有效數(shù)字) (1)當要求電壓從當要求電壓從0 V開始變化時，就應選用分壓開始變化時，就應選用分壓式接法。式接法。 (2)采用分壓式接法時，閉合開關前，應讓滑動采用分壓式接法時，閉合開關前，應讓滑動變阻器所調節(jié)的電路處于短路狀態(tài)，而采用限流式接變阻器所調節(jié)的電路處于短路狀態(tài)，而采用限流式接法時，閉合開關前，應讓滑動變阻器在所處的電路中法時，閉合開關前，應讓滑動變阻器在所處的電路中阻值處于最大值。阻值處于最大值。 (2)A.實驗開始之前，應把電路斷開，故開關實驗開始之前，應把電路斷開，故開關S應處于斷開狀應處于斷開狀態(tài)；態(tài)；B.滑動變阻器的滑動觸頭放在該位置時，電壓幾乎全部加在滑動變阻器的滑動觸頭放在該位置時，電壓幾乎全部加在小燈泡上，因此，小燈泡兩端的電壓過大，可能燒毀小燈泡。應小燈泡上，因此，小燈泡兩端的電壓過大，可能燒毀小燈泡。應將其滑動觸頭置于將其滑動觸頭置于b端。端。(3)A.由于題圖中通過由于題圖中通過L1和和L2的電流平均的電流平均值分別為值分別為0.30 A和和0.60 A，且燈泡兩端電壓等于電源的路端電壓，且燈泡兩端電壓等于電源的路端電壓，所以連接所以連接I、II兩曲線端點的直線即為該電池組路端電壓和電流兩曲線端點的直線即為該電池組路端電壓和電流的關系曲線。的關系曲線。 B.由該曲線可讀出電池組的電動勢為由該曲線可讀出電池組的電動勢為4.6 V，內阻，內阻r=| U/ I|=4.6/1.72 =2.7 ?，F(xiàn)要測定一個額定電壓現(xiàn)要測定一個額定電壓4 V、額定功率、額定功率1.6 W的小燈泡的小燈泡(圖中用圖中用 表示表示)的伏安特性曲線。要求所測電壓范圍為的伏安特性曲線。要求所測電壓范圍為0.1 V4 V?，F(xiàn)有器材：直流電源現(xiàn)有器材：直流電源E(電動勢電動勢4.5 V，內阻不計，內阻不計)，電壓表，電壓表 (量量程程4.5 V，內阻約為，內阻約為4104 )，電流表，電流表 (量程量程250 mA，內阻約，內阻約為為2 )，電流表，電流表 (量程量程500 mA，內阻約為，內阻約為1 )，滑動變阻器，滑動變阻器R(最大阻值約為最大阻值約為30 )，開關，開關S，導線若干。，導線若干。如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應該選用的電流如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應該選用的電流表是表是_，下面兩個電路應該選用的是，下面兩個電路應該選用的是_。甲甲 1考點考點2 2 實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理 (1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；線； (2)為了探究燈絲電阻與溫度的關系，已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。出圖線的特征，并解釋形成的原因。【例例2】在在“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學測得電流的實驗中，某同學測得電流電壓的電壓的 數(shù)據(jù)如下表所示：數(shù)據(jù)如下表所示：電流電流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2電壓電壓U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.509.1211.46 (2)特點：電阻隨電流增大特點：電阻隨電流增大存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同：第一存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同：第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉化為度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢。光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢。 【解析解析】(1)如圖所示如圖所示某同學用圖所示電路，測標有某同學用圖所示電路，測標有“3.8 V，0.3 A”的小燈泡的燈絲電阻的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓隨電壓U變化的圖象。變化的圖象。(1)除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇：除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇： 電流表：電流表：A1(量程量程100 mA,內阻約內阻約2 ) A2(量程量程0.6 A，內阻約，內阻約0.3 ) 電壓表：電壓表：V1(量程量程5 V，內阻約，內阻約5 k ) V2(量程量程15 V，內阻約，內阻約15 k ） 滑動變阻器：滑動變阻器：R1(阻值范圍阻值范圍010 ) R2(阻值范圍阻值范圍02 k ) 電源：電源：E1(電動勢為電動勢為1.5 V，內阻約為，內阻約為0.2 ) E2(電動勢為電動勢為4 V，內阻約為，內阻約為0.04 ) 為了調節(jié)方便，測量準確，實驗中應選用電流表為了調節(jié)方便，測量準確，實驗中應選用電流表_，電壓表，電壓表_，滑動變阻器，滑動變阻器_，電源，電源_。 (填器材的符號填器材的符號)(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖象如圖所示，由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為的圖象如圖所示，由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為_ ；當所加電壓為；當所加電壓為3.00 V時，燈絲電阻為時，燈絲電阻為_ ，燈泡實際消耗的電功率為，燈泡實際消耗的電功率為_W。(3)根據(jù)根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓與外加電壓U的關系。符合該關系的示意圖是下列圖中的的關系。符合該關系的示意圖是下列圖中的_。A0.7811.51.5A2 V1R1E2 2