第四講實驗八：測繪小燈泡伏安特性曲線

第四講實驗八：測繪小燈泡的伏安特性曲線1．描繪小燈泡的伏安特性曲線．2．分析曲線的變化規(guī)律．1．用電流表測出流過小燈泡的電流，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，用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來．2．電流表外接：因為小燈泡電阻很小，如果內(nèi)接電流表，分壓明顯．滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從0開始連續(xù)變化．3．滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法接法限流式接法分壓式接法電路圖特點①用電器和滑動變阻器的一部分串聯(lián)，另一部分不起作用；②調(diào)節(jié)電壓的范圍不能從零開始變化；③閉合開關(guān)前一定要使滑片P置于B端①用電器和滑動變阻器的一部分并聯(lián)后和另一部分串聯(lián)；②電壓可以從零調(diào)節(jié)到最大值；③合上開關(guān)前滑片應(yīng)在A端，以使負載Rx的電壓和電流最小接法限流式接法分壓式接法適用條件滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡單、耗能小，優(yōu)先使用限流式①滑動變阻器的最大阻值遠小于待測電阻的阻值；②電壓要求從零變化；③實驗儀器最大允許電流、電壓不夠，即連成限流式接法時，電壓或電流超過電表量程4.儀器選擇的三個原則(1)安全性原則：通過電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過其允許的額定電流．(2)精確性原則：根據(jù)實驗的需要，選取精度合適的儀器，以盡可能的減小實驗誤差．電壓表、電流表指針的偏角要大于滿偏的三分之一．(3)操作方便：實驗時要調(diào)節(jié)方便，易于操作，比如對滑動變阻器，如果是用分壓法連入電路的，則應(yīng)選用小阻值的滑動變阻器，只有這樣，在移動滑片時，相應(yīng)的用電器上的電壓變化才會明顯；如果選用大阻值的滑動變阻器，就會出現(xiàn)在移動滑片時，剛開始時用電器上的電壓幾乎不變，過了某位置后又突然增大的現(xiàn)象，不易操作．學(xué)生電源(4～6V直流)、小燈泡(4V、0.7A或3.8V、0.3A)、電流表(內(nèi)阻較小)、電壓表(內(nèi)阻很大)、開關(guān)和導(dǎo)線、滑動變阻器、坐標(biāo)紙．一、實驗步驟1.將燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如右圖所示電路．2．測出小燈泡在不同電壓下的電流移動滑動變阻器觸頭位置，測出12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.U/V00.20.40.60.81.01.2I/AU/V1.62.02.42.83.23.63.8I/A二、整理儀器、數(shù)據(jù)處理3．拆除電路、整理儀器4．畫出伏安特性曲線(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以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．(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)將描出的點用平滑的曲線連結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線．1．本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法．2．滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化．3．U－I圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點要密，以防出現(xiàn)很大誤差．4．建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電壓，橫軸表示電流，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙．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．測量時讀數(shù)帶來誤差，嚴格按照讀數(shù)規(guī)則．3．在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差．用細鉛筆，嚴格標(biāo)度．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：小燈泡L，“3.8V,0.3A”電壓表V，量程0～5V，內(nèi)阻5kΩ電流表A1，量程0～100mA，內(nèi)阻4Ω電流表A2，量程0～500mA，內(nèi)阻0.4Ω滑動變阻器R1，最大阻值10Ω，額定電流1.0A滑動變阻器R2，最大阻值5Ω，額定電流0.5A直流電源E，電動勢約為6V，內(nèi)阻約為0.5Ω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________．(填元件的物理符號)(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗的電路圖，并在圖中注明各元件的符號．(3)某實驗小組完成實驗后利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在I－U坐標(biāo)系中，描繪出如右圖所示的小燈泡的伏安特性曲線．根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷下圖中正確的是(圖中P為小燈泡的功率)(

)解析：

(1)本題變壓器采用分壓接法，通常應(yīng)當(dāng)選用最大阻值小的滑動變阻器，但本題中如果選用R2，則電路中的電流會超過R2允許通過的最大電流，故滑動變阻器應(yīng)當(dāng)選擇R1.電流表A1的量程太小，故電流表應(yīng)當(dāng)選擇A2.答案：

(1)R1

A2

(2)電路圖如解析圖所示(3)BD對電學(xué)實驗器材的選擇一般分兩步考慮，首先要根據(jù)實驗的要求設(shè)計好測量電路，選擇必要的相應(yīng)的器材時要著重考慮準(zhǔn)確性；然后設(shè)計供電電路，此時選擇相應(yīng)的器材時要著重考慮安全性．一個小燈泡的額定電壓為2.0V，額定電流約為0.5A，選用下列實驗器材描繪小燈泡的伏安特性曲線．電源E1：電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計；電源E2：電動勢為12.0V，內(nèi)阻不計；電壓表V：量程為0～3V，內(nèi)阻約為10kΩ電流表A1：量程為0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω電流表A2：量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.6Ω；滑動變阻器R：最大阻值為10Ω，額定電流為1.0A；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．用實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡的電流和電壓)：

(1)實驗中電源應(yīng)選用________；電流表應(yīng)選用________．(2)在下面虛線框中畫出實驗電路圖．可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器(阻值變化范圍0～10Ω)、電源、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干．I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(3)在下面坐標(biāo)中畫出小燈泡的U－I曲線．(4)若將本題中的小燈泡接在電動勢是1.5V、內(nèi)阻是1.0Ω的電池兩端，問小燈泡的實際功率是多少？(簡要寫出求解過程，若需作圖，可直接畫在坐標(biāo)系中)

答案：

(1)E1

A2(2)電路如圖(3)(4)0.44W

(2010·重慶卷)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(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V、直流電源E、滑動變阻器R、電鍵S等，要求燈泡兩端電壓從0V開始變化．(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)采用________接法(填“分壓”或“限流”)．(2)某同學(xué)已連接如圖甲所示的電路，在連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正極之前，請指出其中僅有的2個不當(dāng)之處，并說明如何改正。A．________________；B.________________(3)電路連接正確后，分別測得兩只燈泡L1和L2的伏安特性曲線如圖乙中Ⅰ和Ⅱ所示，然后將燈泡L1、L2與電池組(電動勢和內(nèi)阻均恒定)連成圖丙所示電路，多次測量后得到通過L1和L2的電流平均值分別為0.30A和0.60A.A．在圖乙中畫出電池組路端電壓U和電流I的關(guān)系曲線．B．由該曲線可知電池組的電動勢為________