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?/p>

描繪小燈泡的伏安特性曲線，分析曲線的變化規(guī)律.

二、實(shí)驗(yàn)原理

1.用電流表測出通過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組（U，I）值，在U-I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來，就可得到小燈泡的伏安特性曲線.2.小燈泡（3.8V，0.3A）的電阻很小，當(dāng)它與電流表（量程為0.6A）串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大，故為了準(zhǔn)確地描繪出小燈泡的伏安特性曲線，即測出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，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法.三、實(shí)驗(yàn)器材

小燈泡（3.8V，0.3A）一只，電壓表（0~3V~15V）、電流表（0~0.6A~3A）各一只，滑動變阻器一只，學(xué)生低壓直流電源（或電池組）、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.

四、實(shí)驗(yàn)電路圖五、實(shí)驗(yàn)步驟電路圖1.連接電路將燈泡、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.2.測出小燈泡在不同電壓下的電流（1）閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到最左端，以使開關(guān)閉合時燈泡兩端的電壓能從零開始變化.同時，這樣做也可防止開關(guān)剛閉合時燈泡兩端的電壓過大而燒壞燈絲.

（2）改變滑動變阻器滑片的位置，測出14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.3.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)整個坐標(biāo)紙為宜）（3）將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線.4.拆除電路，整理儀器六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.由于小燈泡的電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法.

2.因本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖線，要求測出電壓從零變化至U額的多組數(shù)據(jù)，因此滑動變阻器要采用分壓式接法.

3.開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)移到圖中的左端，調(diào)節(jié)滑片時要注意電壓不能超過小燈泡的額定值.4.實(shí)驗(yàn)中各組讀數(shù)要選擇均勻，間隔大致相等，作圖時兩坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適當(dāng)，使圖線不會偏向一邊或過小或過大.5.畫I-U曲線時，不能畫成折線，而應(yīng)畫成平滑的曲線，偏差較大的點(diǎn)應(yīng)舍棄.實(shí)驗(yàn)：測定金屬的電阻率1.掌握電流表、電壓表的使用原理及讀數(shù)方法，滑動變阻器在電路中的兩種連接方法.3.測定金屬的電阻率.2.練習(xí)使用螺旋測微器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理

由電阻定律可知，金屬的電阻率.因此測出金屬導(dǎo)線的長度l和它的直徑d，計算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導(dǎo)線的電阻R，即可算出金屬導(dǎo)線的電阻率.

三、實(shí)驗(yàn)器材被測金屬導(dǎo)線、刻度尺、螺旋測微器、電壓表、電流表、直流電源、滑動變阻器、開關(guān)及導(dǎo)線若干.

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線的三個不同位置各測一次直徑，求出d的平均值.

1.構(gòu)造：圖為常用的螺旋測微器，它的測砧A和固定刻度G固定在框架F上，旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在G上.螺旋測微器

2.原理：精密螺紋的螺距是0.5mm，即K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可動刻度每轉(zhuǎn)過一等份，P前進(jìn)或后退0.01mm.因此，從可動刻度旋轉(zhuǎn)了多少等份就知道長度變化了多少個0.01mm.用它測量長度，可以精確到0.01mm，還可以估讀到0.001mm（即毫米的千分位），因此螺旋測微器又稱為千分尺.

3.讀數(shù)方法：先從固定刻度G上讀出半毫米整數(shù)倍的部分，不足半毫米的部分由可動刻度讀出，即看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的橫線重合，從而讀出可動刻度示數(shù)（注意估讀），即有：測量長度=固定刻度示數(shù)+可動刻度示數(shù)×精確度（注意單位為mm）.如圖所示固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為14.5格，最后的讀數(shù)為：2.0mm+14.5×0.01mm=2.145mm練習(xí)螺旋測微器2.按圖所示的電路圖連接好電路.SRxRAV3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度L.4.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使電壓表和電流表的示數(shù)為零的位置，電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出多組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)I和U的值，記錄在表中.斷開S，做出I-U圖像，求出電阻R的值.5.將測得的R、L、d的值代入電阻率的計算公式計算出金屬導(dǎo)線的電阻率.ρ=五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.用螺旋測微器測金屬導(dǎo)線的直徑應(yīng)在三個不同的位置各測一次，求其平均值；用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，應(yīng)反復(fù)測量三次，求其平均值.2.本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此采用電流表外接法.3.用伏安法測電阻時，通過金屬導(dǎo)線的電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)中逐漸增大.4.無論滑動變阻器采用限流接法還是分壓接法，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求或提供的器材規(guī)格進(jìn)行選擇.5.為了準(zhǔn)確地求出電阻R的值，可采用I-U圖象法求出其阻值.六、誤差分析

1.測量電路中電流表和電壓表對電阻測量的影響.由于本實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法，所以R測＜R真，由，所以ρ測＜ρ真.

2.通電電流過大、時間過長，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化.

3.另外直徑測量、長度測量、讀數(shù)等人為因素也是誤差的來源之一.

例1

在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，除有標(biāo)有“6V

1.5W”字樣的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有下列器材：

A.直流電源（6V，內(nèi)阻不計）；

B.直流電流表（量程為3A，內(nèi)阻0.1Ω以下）；

C.直流電流表（量程為300mA，內(nèi)阻約為5Ω）；

D.直流電壓表（量程為10V，內(nèi)阻約為15kΩ）；

E.滑動變阻器（10Ω，2A）；

F.滑動變阻器（1kΩ，0.5A）.實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測量.

（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用_______，滑動變阻器應(yīng)選用______.（均用序號表示）

（2）在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.

圖50-3甲

（3）試將圖50-3甲所示的器材連成實(shí)物電路.

儀器的選擇與電路的設(shè)計

1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器的選擇方法

（1）基本原則①安全——不損壞實(shí)驗(yàn)器材.②精確——盡可能減少實(shí)驗(yàn)誤差.③方便——便于實(shí)驗(yàn)操作、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理.

（2）實(shí)驗(yàn)儀器的選取①電源允許的最大電流要大于電路中的實(shí)際電流.②用電器的額定電流應(yīng)大于或等于通過它的實(shí)際電流.③電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值，一般兩表的指針應(yīng)指到滿偏刻度的1/3至滿偏之間的位置為宜.2.滑動變阻器的兩種接法及選擇方法下列三種情況下，必須選擇分壓式連接方法．(1)若采用限流式不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)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，則必須選用分壓式接法．(2)若滑動變阻器總電阻比待測電阻的阻值小得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑動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)改用分壓式電路．滑動變阻器總電阻為待測電阻的阻值的2～5倍時，比較適合限流。(3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào)，則必須采用分壓式電路．3、內(nèi)接法與外接法的選擇方法當(dāng)Rx》RA時，采用內(nèi)接法，當(dāng)Rx<<RV時，采用外接法，即大電阻用內(nèi)接法，小電阻用外接法，可記憶為“大內(nèi)小外”．

例2、現(xiàn)在需要精確測量電阻約為10Ω電阻絲的電阻率.實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：

A.量程為0.6A、內(nèi)阻為0.5Ω的電流表；B.量程為3A、內(nèi)阻為0.1Ω的電流表；

C.量程為3V、內(nèi)阻為6kΩ的電壓表；D.量程為15V、內(nèi)阻為30kΩ的電壓表；

E.阻值范圍為1kΩ的滑動變阻器R1；

F.阻值范圍為50Ω的滑動變阻器R2；

G.蓄電池的電動勢為4V，內(nèi)阻很??；H.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干.為使測量結(jié)果盡可能準(zhǔn)確，電流表應(yīng)選用_____，電壓表應(yīng)選用_____，

滑動變阻器應(yīng)選用_____.（填儀器的代號）

請設(shè)計出最恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。

若電流表的示數(shù)是I，電壓表的示數(shù)是U，則該電阻絲的電阻率ρ=_____.4、用伏安法測量一個定值電阻的阻值，器材如下：

（1）待測電阻RX（約50Ω）

（2）直流電流表（0-0.6A，內(nèi)阻10Ω）

（3）直流電壓表（0-3V，內(nèi)阻5KΩ）

（4）直流電源（恒定輸出電壓3V）

（5）滑動變阻器（0-10Ω，最大電流1A）

（6）開關(guān)1個，導(dǎo)線若干

為使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，請你設(shè)計出本實(shí)驗(yàn)的電路圖，并連接好實(shí)物圖。RX實(shí)物圖SR滑vRXＡ電路圖5、如圖，為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下:①待測電阻Rx(約100Ω)②直流毫安表(量程0～10mA，內(nèi)阻50Ω）③直流電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻50KΩ④直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻可不計）⑤滑動變阻器(阻值范圍0～15Ω，允許最大電流1A)⑥開關(guān)一個，導(dǎo)線若干條根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在本題的實(shí)物圖上連線解：由RV/Rx=50>Rx/RA=2，所以測量電路采用電流表外接法。又因?yàn)橄蘖麟娐纷钚‰娏鱅min=E/（Rx+RA+R）≈24mA>10mA超過了電流的量程，所以滑動變阻器采用分壓式