第四講實(shí)驗(yàn)八：測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線

第四講實(shí)驗(yàn)八：測(cè)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(cè)出流過(guò)小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在U－I坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連結(jié)起來(lái)．2．電流表外接：因?yàn)樾襞蓦娮韬苄。绻麅?nèi)接電流表，分壓明顯．滑動(dòng)變阻器采用分壓式：使電壓能從0開(kāi)始連續(xù)變化．3．滑動(dòng)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(diǎn)①用電器和滑動(dòng)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(kāi)始變化；③閉合開(kāi)關(guān)前一定要使滑片P置于B端①用電器和滑動(dòng)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(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)在A端，以使負(fù)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(dòng)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(kāi)始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能小，優(yōu)先使用限流式①滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值；②電壓要求從零變化；③實(shí)驗(yàn)儀器最大允許電流、電壓不夠，即連成限流式接法時(shí)，電壓或電流超過(guò)電表量程4.儀器選擇的三個(gè)原則(1)安全性原則：通過(guò)電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過(guò)其允許的額定電流．(2)精確性原則：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，選取精度合適的儀器，以盡可能的減小實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)節(jié)方便，易于操作，比如對(duì)滑動(dòng)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(dòng)變阻器，只有這樣，在移動(dòng)滑片時(shí)，相應(yīng)的用電器上的電壓變化才會(huì)明顯；如果選用大阻值的滑動(dòng)變阻器，就會(huì)出現(xiàn)在移動(dòng)滑片時(shí)，剛開(kāi)始時(shí)用電器上的電壓幾乎不變，過(guò)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(kāi)關(guān)和導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、坐標(biāo)紙．一、實(shí)驗(yàn)步驟1.將燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電源、開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線連接成如右圖所示電路．2．測(cè)出小燈泡在不同電壓下的電流移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)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(duì)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(gè)坐標(biāo)紙為宜)．(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連結(jié)起來(lái)，就得到小燈泡的伏安特性曲線．1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法．2．滑動(dòng)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(kāi)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(diǎn)要密，以防出現(xiàn)很大誤差．4．建立坐標(biāo)系時(shí)，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(cè)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(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差．2．測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差，嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則．3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差．用細(xì)鉛筆，嚴(yán)格標(biāo)度．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，可供選擇的實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R1，最大阻值10Ω，額定電流1.0A滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值5Ω，額定電流0.5A直流電源E，電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器應(yīng)選________；電流表應(yīng)選________．(填元件的物理符號(hào))(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在圖中注明各元件的符號(hào)．(3)某實(shí)驗(yàn)小組完成實(shí)驗(yàn)后利用實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器，但本題中如果選用R2，則電路中的電流會(huì)超過(guò)R2允許通過(guò)的最大電流，故滑動(dòng)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(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇一般分兩步考慮，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)好測(cè)量電路，選擇必要的相應(yīng)的器材時(shí)要著重考慮準(zhǔn)確性；然后設(shè)計(jì)供電電路，此時(shí)選擇相應(yīng)的器材時(shí)要著重考慮安全性．一個(gè)小燈泡的額定電壓為2.0V，額定電流約為0.5A，選用下列實(shí)驗(yàn)器材描繪小燈泡的伏安特性曲線．電源E1：電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)；電源E2：電動(dòng)勢(shì)為12.0V，內(nèi)阻不計(jì)；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(dòng)變阻器R：最大阻值為10Ω，額定電流為1.0A；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干．用實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(kāi)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(dòng)勢(shì)是1.5V、內(nèi)阻是1.0Ω的電池兩端，問(wèn)小燈泡的實(shí)際功率是多少？(簡(jiǎn)要寫出求解過(guò)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(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器R、電鍵S等，要求燈泡兩端電壓從0V開(kāi)始變化．(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)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(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處，并說(shuō)明如何改正。A．________________；B.________________(3)電路連接正確后，分別測(cè)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(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均恒定)連成圖丙所示電路，多次測(cè)量后得到通過(guò)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(dòng)勢(shì)為_(kāi)_______