實驗19 探究電流與電壓關系的實驗(解析版)

實驗19探究電流與電壓關系的實驗(解析版)實驗十九：電流與電壓的關系探究實驗目的：探究導體電流與電壓的關系。實驗器材：若干節(jié)干電池、開關、電壓表、電流表、兩個不同導體、若干導線等。實驗步驟：1.按照圖示連接電路，注意開關要斷開，開關閉合前要把滑動變阻器調(diào)到阻值最大處。2.保持電阻R1=5Ω不變，檢查電路后閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1V、2V、3V，并讀出電流表相應的數(shù)值，填表。3.改變電阻，使R2=10Ω不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1V、2V、3V，并讀出電流表相應的數(shù)值，填表。4.根據(jù)數(shù)據(jù)畫出I-U圖像。實驗結(jié)論：1.在同一導體中，電流與電壓成正比。2.在同一導體中，電壓和電流的比值為定值。3.在不同導體中，電壓和電流的比值不同。注意事項：1.該實驗采用的研究方法是控制變量法，即保持電阻不變，改變電壓研究電流隨電壓的變化關系。2.在連接電路時，開關要斷開，滑動變阻器滑片移至阻值最大處。3.滑動變阻器的作用是保護電路和改變電阻兩端電壓。4.調(diào)節(jié)滑動變阻器不能使電壓達到指定示數(shù)的原因可能是滑動變阻器的最大阻值過小。5.換不同規(guī)格的電阻多次測量的目的是得出普遍規(guī)律，避免實驗的偶然性。6.不能用燈泡代替電阻進行探究的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。7.若使用燈泡代替電阻，那么在畫出的I-U圖像中，其圖像是一條曲線。考慮到電壓表的電阻對電路的影響，每次電流表的示數(shù)比測量時通過待測電阻的實際電流偏大。在“探究通過導體的電流與導體兩端的電壓的關系”實驗中，某小組選用兩節(jié)新干電池為電源，規(guī)格為“20Ω1A”的滑動變阻器等器材進行實驗。根據(jù)圖甲的實物圖將圖乙的電路圖補充完整，還需要加上一個電壓表。連接電路時，應斷開開關。如果電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)但沒超出量程，則說明是電阻短路。排除故障后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片。若電流表的示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為0.3A。改變滑動變阻器滑片的位置，測得多組對應的電壓、電流值，如下表所示。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)可知，當電阻一定時，導體電阻為5.0Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）。電阻一定時，電流會隨著電壓的增大而增大，并且通過計算可知電流和電壓成正比。多次實驗獲得多組數(shù)據(jù)是為了避免一組數(shù)據(jù)的偶然性，從而得出更為普遍的規(guī)律。此處因為只有一只定值電阻，所測出的數(shù)據(jù)具有一定的局限性，可以考慮更換不同阻值的定值電阻，分別改變滑動變阻器獲得不同的幾組數(shù)據(jù)，更具有科學性。進行實驗時，該小組發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5V。為了解決這個問題，可采取的方法是減小電源電壓、串聯(lián)一個電阻或換用最大阻值更大的滑動變阻器等。如果將定值電阻替換成小燈泡，不能得出（4）中的結(jié)論。因為小燈泡的電阻會受溫度的影響，不能控制電阻一定。同學們想探究“導體中電流與導體兩端電壓的關系”。小明同學通過學習知道了是形成電流的原因；因此做出了以下猜想：電流跟電壓成正比。為了檢驗猜想是否正確，小明設計了如圖甲所示的電路圖，其中電源為三節(jié)新干電池，電阻R為10Ω，滑動變阻器R’標有“50Ω1A”字樣，電壓表和電流表均完好。小明進行了三次實驗測量，并把數(shù)據(jù)填寫在表格中。其中第一次測量時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，此時的電流為0.20A。又進行了幾次實驗后，小明根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的I-U圖象應與上圖中圖象B相似。在連接實驗電路時，安全起見，開關要斷開。由電路圖可知，電阻和滑動變阻器屬于串聯(lián)連接，串聯(lián)特點是等流分壓，而電壓表測量的是定值電阻兩端的電壓，電阻越大，其分擔的電壓也就越大；電壓表示數(shù)由1V變成2V，說明定值電阻分擔的電壓變大，總電壓保持不變，因此滑動變阻器的電壓應該變小，則其電阻應該變小，由圖可知，滑片向B端滑動時，電阻會變小。此實驗中多次測量的目的是為了避免實驗的偶然性，得出普遍規(guī)律。探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律也是為了避免實驗偶然性得出普遍規(guī)律；測量定值電阻的阻值多次測量求平均值，可以減少誤差，使得結(jié)果更為準確。閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，說明電流是通路狀態(tài)，電壓表的示數(shù)始終為0V，說明電壓表沒有和用電器完成并聯(lián)，即兩個接線b或c存在斷路，由于b是小燈泡電流流經(jīng)的導線，因此不可能斷路，推斷c導線發(fā)生了斷路。由圖可知，電流表使用的量程是0-0.6A，其分度值為0.02A，因此電流表的示數(shù)為0.2A+0.04A=0.24A。將圖表中的數(shù)據(jù)進行描點畫圖可以得知是一條曲線，而不是一條直線；原因是小燈泡的阻值會受溫度的影響而發(fā)生變化，所以是圖像B。(1)某實驗小組利用如圖所示的電路探究“導體中電流和電壓的關系”，實驗器材包括：電源（6V）、電流表、電壓表、定值電阻（10Ω）、滑動變阻器（40Ω，5A）、開關和導線若干。將圖中實物電路連接完整。(2)在閉合開關前，應該將滑片P置于端B。(3)小明同學進行了正確的實驗操作，某次電流表的示數(shù)為0.2A，此時定值電阻消耗的功率為0.04W，變阻器接入電路的阻值為160Ω。(4)同組的小紅同學想要探究“導體中電流和電阻的關系”，她又找來了兩個阻值分別為5Ω和20Ω的電阻。(2)根據(jù)數(shù)據(jù)表，實驗序號5的數(shù)據(jù)明顯錯誤，應排除。通過觀察其他數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，當電阻一定時，電流與電壓成正比。(3)如果想探究電流與電阻的關系，需要通過滑動變阻器控制電壓不變，從而得出結(jié)論，即在導體兩端電壓一定時，電流與電阻成反比。(1)如下圖所示連接完整：(2)根據(jù)圖c可知，隨著小燈泡兩端電壓從逐漸增大（不大于額定電壓），其燈絲的電阻值不斷增大。閉合開關S后，滑動變阻器的滑片移動，導致小燈泡兩端電壓連續(xù)變化，得到多組測量值（U，I），根據(jù)測量值描點作圖，如下圖所示：注意：文章中的符號應該用中文符號，如“，”、“；”、“（）”等。同時，要注意排版格式，使文章易于閱讀。(2)如果電流表無法顯示數(shù)值，那么電路中可能存在斷路。如果電壓表有顯示數(shù)值并且接近電源電壓，那么說明電壓表與電源兩極相連。如果電路與電壓表并聯(lián)的電路存在斷路，那么可能是電阻斷路或者電阻與電路接觸不良。(3)根據(jù)圖乙，電流表顯示數(shù)值為0.12A。如果想要增加