測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)解析

1、會(huì)計(jì)學(xué)1測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)解析測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)解析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康? : 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。1. 1.根據(jù)歐姆定律，用電流表和電壓表分別根據(jù)歐姆定律，用電流表和電壓表分別測(cè)出小燈測(cè)出小燈泡在不同電壓下的電流泡在不同電壓下的電流，建立，建立I IU U坐標(biāo)系，描出坐標(biāo)系，描出的點(diǎn)用的點(diǎn)用平滑的曲線平滑的曲線連接起來即得到小燈泡的伏安連接起來即得到小燈泡的伏安特性曲線。特性曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理：二、實(shí)驗(yàn)原理： 2.2.電流表外接電流表外接: :因?yàn)樾‰娭橐驗(yàn)樾‰娭?2.5V,0.3 A)(2.5V,0.3 A)電阻很小

2、電阻很小, ,如果如果電流表內(nèi)接電流表內(nèi)接, ,電流表分壓明顯電流表分壓明顯, ,誤差明顯較大誤差明顯較大. .為較為準(zhǔn)確為較為準(zhǔn)確測(cè)出電壓、電流測(cè)出電壓、電流, ,電流表采用電流表采用外接外接法法. .滑動(dòng)變阻器采用滑動(dòng)變阻器采用分壓分壓式式: :使電壓能從使電壓能從0 0開始連續(xù)變化開始連續(xù)變化. .3.3.滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法4.4.儀器選擇的三個(gè)原則儀器選擇的三個(gè)原則安全性安全性原則原則: :通過電源、電流表、電壓表、電阻通過電源、電流表、電壓表、電阻等的電流不能超過其允許的額定值等的電流不能超過其允許的額定值. .精確性精確性原則原則: :根據(jù)

3、實(shí)驗(yàn)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要, ,選取精度合適的儀器選取精度合適的儀器, ,以盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差以盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差. .電壓表、電流表指針的偏電壓表、電流表指針的偏角要大于滿偏的三分之一角要大于滿偏的三分之一. .操作方便操作方便: :所選儀器在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)方便所選儀器在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)方便, ,易于操作易于操作. .如本實(shí)驗(yàn)中如本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器分壓滑動(dòng)變阻器分壓接入電路接入電路, ,應(yīng)選用應(yīng)選用小電阻小電阻滑動(dòng)變阻器。只有這樣滑動(dòng)變阻器。只有這樣, ,在移動(dòng)滑片調(diào)節(jié)電路時(shí)在移動(dòng)滑片調(diào)節(jié)電路時(shí), ,相應(yīng)相應(yīng)用用電器上的電壓變化才會(huì)均勻、明顯電器上的電壓變化才會(huì)均勻、明顯; ;如果選擇大電如果選擇大電阻

4、的滑動(dòng)變阻器阻的滑動(dòng)變阻器, ,就會(huì)出現(xiàn)在移動(dòng)滑片調(diào)節(jié)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)在移動(dòng)滑片調(diào)節(jié)時(shí), ,剛開始剛開始時(shí)用電器上的電壓幾乎不變時(shí)用電器上的電壓幾乎不變, ,過了某位置后又迅速增過了某位置后又迅速增大的現(xiàn)象大的現(xiàn)象, ,不易于操作不易于操作. .三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 2.5V2.5V、0.3A0.3A的小燈泡；的小燈泡；4V-6V4V-6V的學(xué)生電源的學(xué)生電源( (或或3-43-4個(gè)干電池組成的電池組個(gè)干電池組成的電池組) )；0-100-10的滑動(dòng)變阻器；的滑動(dòng)變阻器；0-3V0-3V的電壓表；的電壓表；0-0.6A0-0.6A的電流表；的電流表；開關(guān)一個(gè)；導(dǎo)線若干；開關(guān)一個(gè)；導(dǎo)線若干；四、實(shí)

5、驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)電路 五、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)步驟 2 2測(cè)出小電珠在不同電壓下的電流測(cè)出小電珠在不同電壓下的電流 (1) (1)滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到最滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到最左左端，閉合開關(guān)端，閉合開關(guān)S S。這樣。這樣做時(shí)為了使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從做時(shí)為了使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從0 0開始變化；同開始變化；同時(shí)，這樣做也防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠兩端電壓過大而時(shí)，這樣做也防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲燒壞燈絲1 1連接電路連接電路將小電珠、電流表、電壓表、滑將小電珠、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖所示電路接成如圖所示電路(2)(2

6、)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，使滑動(dòng)變阻器阻值由移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，使滑動(dòng)變阻器阻值由小到大逐漸改變，在燈泡小到大逐漸改變，在燈泡額定電壓范圍內(nèi)額定電壓范圍內(nèi)測(cè)出測(cè)出1212組組不同的電壓值不同的電壓值U U和電流值和電流值I I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格. .U U/ / V V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2I I/A/A0 0U U/ / V V1.61.62.02.02.42.42.82.83.23.23.63.63.83.8I I/A/A3 3斷開開關(guān)，拆下導(dǎo)線，將儀器恢復(fù)原樣斷開開關(guān)，拆下導(dǎo)線，將儀器恢復(fù)原樣。4 4.

7、 .畫出伏安特性曲線畫出伏安特性曲線 (1) (1)在坐標(biāo)紙上以在坐標(biāo)紙上以I I為為縱縱軸、以軸、以U U為為橫橫軸，建立坐標(biāo)系軸，建立坐標(biāo)系 (2) (2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)( (坐標(biāo)系縱坐標(biāo)系縱軸和橫軸的軸和橫軸的標(biāo)度要適中標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜標(biāo)紙為宜) ) (3) (3)將將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來就得到小電珠的就得到小電珠的伏安特性曲線伏安特性曲線v當(dāng)電壓當(dāng)電壓U U比較小的時(shí)候比較小的時(shí)候，圖線斜率不變，燈絲電，圖線斜率不變，燈絲電阻不變；阻不變；v當(dāng)

8、電壓升高以后，圖線當(dāng)電壓升高以后，圖線斜率逐漸減小，小燈泡的斜率逐漸減小，小燈泡的電阻隨著電壓的升高電阻隨著電壓的升高( (燈燈絲溫度隨之升高絲溫度隨之升高) )而增大而增大；原因是金屬的電阻率隨；原因是金屬的電阻率隨溫度的升高而變大。溫度的升高而變大。六、數(shù)據(jù)分析六、數(shù)據(jù)分析 1 1電路的連接方式電路的連接方式 (1) (1)電流表應(yīng)采用電流表應(yīng)采用外接法外接法：因?yàn)樾‰娭榈碾娮韬苄?，與：因?yàn)樾‰娭榈碾娮韬苄?，與0 00.6 A0.6 A電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響不能忽略；電流表串聯(lián)時(shí)，電流表的分壓影響不能忽略； (2) (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式分壓式連接：目的是為了

9、使小連接：目的是為了使小電珠兩端的電壓能從電珠兩端的電壓能從零零開始連續(xù)變化開始連續(xù)變化2 2閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S前前，滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到，滑動(dòng)變阻器觸頭應(yīng)移到小電珠分得小電珠分得電壓為零的位置電壓為零的位置，可以使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從，可以使開關(guān)閉合時(shí)小電珠電壓能從零開始變化同時(shí)，也為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠零開始變化同時(shí)，也為了防止開關(guān)剛閉合時(shí)小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲兩端電壓過大而燒壞燈絲七、注意事項(xiàng)七、注意事項(xiàng) 3 3U UI I圖線在圖線在U U1.0 V1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U U1.0 V1.0 V左右測(cè)繪點(diǎn)要密，否則將出現(xiàn)很大誤差左

10、右測(cè)繪點(diǎn)要密，否則將出現(xiàn)很大誤差4 4電流表選擇電流表選擇 0.6 A0.6 A量程，電壓表量程選擇視小電量程，電壓表量程選擇視小電珠的珠的額定電壓額定電壓而定，即使用的若是而定，即使用的若是“2.5“2.5 V,0.3 A” V,0.3 A”的的小電珠，選用電壓表的小電珠，選用電壓表的3 3 V V量程，量程， 6 6誤差較大的點(diǎn)要舍去誤差較大的點(diǎn)要舍去，U UI I圖線應(yīng)是平滑曲線而非圖線應(yīng)是平滑曲線而非折線，且橫縱坐標(biāo)折線，且橫縱坐標(biāo)標(biāo)度適中標(biāo)度適中。 5 5保持小電珠電壓保持小電珠電壓接近額定值接近額定值時(shí)要緩慢增加，時(shí)要緩慢增加，到額定到額定值，讀出值，讀出I I后立即斷開開關(guān)后立即

11、斷開開關(guān) 1 1由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差 2 2在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差八、誤差分析八、誤差分析 (2011 (2011 年深圳一模年深圳一模) )有一個(gè)額定電壓為有一個(gè)額定電壓為 2.8 V2.8 V，功率，功率約為約為 0.8 W0.8 W 的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的泡的 I IU U 圖線如圖所示，有下列器材供選用：圖線如圖所示，有下列器材供選用：A A電壓表電壓表(0(03 V3 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 6 k)6 k)B

12、 B電壓表電壓表(0(015 V15 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻 30 k)30 k)C C電流表電流表(0(03 A3 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻 0.1 )0.1 )D D電流表電流表(0(00.6 A0.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻 0.5 )0.5 )E E滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器(10 (10 ，2 A)2 A)F F滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器(200 (200 ，0.5 A)0.5 A)G G蓄電池蓄電池( (電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 6 V6 V，內(nèi)阻不計(jì)，內(nèi)阻不計(jì)) )(1)(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖， 電壓表應(yīng)選用電壓表應(yīng)選用_， 電流表應(yīng)選用電流表應(yīng)選用_， 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_ ( (用序號(hào)字母表示用序

13、號(hào)字母表示) )A AD DE E零起必分壓零起必分壓(2)(2)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得此燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得此燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，由圖線可求得此燈泡在正常工作時(shí)的電阻為由圖線可求得此燈泡在正常工作時(shí)的電阻為_._.(3)(3)若將此燈泡與電動(dòng)勢(shì)若將此燈泡與電動(dòng)勢(shì) 6 V6 V、內(nèi)阻不計(jì)的電源相連，要、內(nèi)阻不計(jì)的電源相連，要使燈泡正常發(fā)光，需串聯(lián)一個(gè)阻值為使燈泡正常發(fā)光，需串聯(lián)一個(gè)阻值為_的電的電阻阻101011.411.4當(dāng)當(dāng)U=2.8VU=2.8V，I=0.28AI=0.28A額定電壓為額定電壓為 2.8 2.8 V V，功率，功率約為約為 0.8 0.8 WW 的小

14、燈泡的小燈泡 例例1 1、某學(xué)生用如下圖甲所示的器材做、某學(xué)生用如下圖甲所示的器材做“描繪小燈泡的伏安特性描繪小燈泡的伏安特性曲線曲線”的實(shí)驗(yàn)，小燈泡標(biāo)有的實(shí)驗(yàn)，小燈泡標(biāo)有 “3.8 V3.8 V，1 W”1 W”的字樣，電池組的字樣，電池組電動(dòng)電動(dòng)勢(shì)為勢(shì)為4.5 V4.5 V（內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格：（內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器有兩種規(guī)格：R R1 1標(biāo)有標(biāo)有“10 10 ，2 A”2 A”，R R2 2標(biāo)有標(biāo)有“100 100 ，20 mA”20 mA”測(cè)量時(shí)要求小燈泡兩端測(cè)量時(shí)要求小燈泡兩端的電壓從零開始，并測(cè)多組數(shù)據(jù)的電壓從零開始，并測(cè)多組數(shù)據(jù)(1)(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用滑動(dòng)變阻

15、器應(yīng)選用 R1 (2) (2)開始實(shí)驗(yàn)前他的實(shí)物接線如下圖甲所示，請(qǐng)指出該學(xué)生實(shí)開始實(shí)驗(yàn)前他的實(shí)物接線如下圖甲所示，請(qǐng)指出該學(xué)生實(shí)物接線中的錯(cuò)誤有哪些？物接線中的錯(cuò)誤有哪些？ a a ； b b ； c c ； d d 電流表選擇量程太大電流表選擇量程太大滑動(dòng)變阻器采取限流接法；滑動(dòng)變阻器采取限流接法；導(dǎo)線接在變阻器的滑動(dòng)觸頭上；導(dǎo)線接在變阻器的滑動(dòng)觸頭上；電壓表采取串聯(lián)接入電壓表采取串聯(lián)接入請(qǐng)就此在下圖乙中進(jìn)行正確的連接請(qǐng)就此在下圖乙中進(jìn)行正確的連接 例例2 2一只小燈泡，標(biāo)有一只小燈泡，標(biāo)有“3 V,0.6 W”3 V,0.6 W”字樣現(xiàn)用如圖所字樣現(xiàn)用如圖所給出的器材測(cè)量該小燈泡正常發(fā)光

16、時(shí)的電阻給出的器材測(cè)量該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R R1 1. .已知：滑動(dòng)變阻器最大阻值為已知：滑動(dòng)變阻器最大阻值為10 10 ；電源電動(dòng)勢(shì)為電源電動(dòng)勢(shì)為12 V12 V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為1 1 ；電流表內(nèi)阻約為電流表內(nèi)阻約為1 1 ，電壓表的內(nèi)阻約為電壓表的內(nèi)阻約為10 k.10 k.(1)(1)在設(shè)計(jì)電路的過程中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表在設(shè)計(jì)電路的過程中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用應(yīng)采用_(_(選填選填“內(nèi)接內(nèi)接”或或“外接外接”) )法滑動(dòng)變阻器的連法滑動(dòng)變阻器的連接方式應(yīng)采用接方式應(yīng)采用_(_(選填選填“分壓式分壓式”或或“限流式限流式”) )(2)(2)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)

17、電路圖畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖( (盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差) )外接外接分壓式分壓式 燒表必分壓燒表必分壓(3)(3)用筆畫線當(dāng)導(dǎo)線，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖將實(shí)物圖連成完整的用筆畫線當(dāng)導(dǎo)線，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖將實(shí)物圖連成完整的電路電路( (圖中有三根導(dǎo)線已經(jīng)接好圖中有三根導(dǎo)線已經(jīng)接好) )開始時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)開始時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)該移到最觸頭應(yīng)該移到最_端端( (選填選填“左左”或或“右右”) )左左滑小必分壓 (2)小燈泡的伏安特性曲線如圖2215所示(只畫出了AB段)，由圖可知，當(dāng)燈泡電壓由3 V變?yōu)? V時(shí)，其燈絲電阻改變了_.5(2)(2)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，使滑動(dòng)變

18、阻器阻值由移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，使滑動(dòng)變阻器阻值由小到大逐漸改變，在燈泡小到大逐漸改變，在燈泡額定電壓范圍內(nèi)額定電壓范圍內(nèi)測(cè)出測(cè)出1212組組不同的電壓值不同的電壓值U U和電流值和電流值I I，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格. .U U/ / V V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2I I/A/A0 0U U/ / V V1.61.62.02.02.42.42.82.83.23.23.63.63.83.8I I/A/A(2011 (2011 年深圳一模年深圳一模) )有一個(gè)額定電壓為有一個(gè)額定電壓為 2.8 V2.8 V，功率，功率約為約為 0.8 W0.8 W 的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈的小燈泡，現(xiàn)要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的泡的 I IU U 圖線如圖所示，有下列器材供選用：圖線如圖所示，有下列器材供選用： 例例1 1、某學(xué)生用如下圖甲所示的器材做、某學(xué)生用如下圖甲