测量小灯泡的伏安特性曲线

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1、测量小灯泡的伏安特性曲线系别：化学与药学系专业班级：药物制剂7班姓名：袁楚婷孙思琪指导老师：张玲玲摘要：小灯泡在电流一定范围内电压与电流的关系为U=KI^n，K和n是小灯泡有关的系数关键词：外接法;分压式;伏安特性曲线;最小二乘法 9一.实验目的（一）掌握各仪器的使用方法及正确的连接方法（二）掌握用伏安法测量电阻的基本方法及误差分析（三）测定非线性带内阻的伏安特性二.实验要求（一）设计测量小灯泡的伏安特性曲线的电路。伏安法中有电流表内接和外接法两种，应分析使用哪一种？若用数字万用表的直流电压档测量又如何呢？设计中要考虑电压表、

2、电流表的等级、量程等参数。（二）验证公式：V=KI^n（三）用电脑软件处理实验数据，求系数K和n。（四）思考如何求室温下灯丝的静态电阻和动态电阻(R=dU∕dI)三.实验方案电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。9根据部分电路欧姆定律，I=U/R可得1/U=1/R，即在U~I坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。但由于小灯泡的电阻会随温度的改变而改变，小灯泡在一定电流范围内其电压与

3、电流的关系为U=KI^n，K和n是灯泡的有关系数。表示非线性元件的电阻有两种方法，一种叫静态电阻，用R表示；另一种叫动态电阻，用r表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。动态电阻可以通过伏安特性曲线求出，如图一所示。图中Q点的静态电阻R=U/I，动态电阻r为r=dU/dI=d(KI^会偏大。而若用内接法时，由于灯泡的电阻与电流表内阻相差不大，从而电压表测量的电压比电灯泡的实际电压相差较大，从而误差也会偏大，所以选用外接法。n)/dX=KnI^(n-1)本实验由于电压表的阻值比灯泡的阻值大得多，经过电压表的电流比灯泡

4、的电流小得多，因此电流表的读数几乎接近经过灯泡的电流，这样实验的误差就不选用分压式是可以是电压在0~E之内变化，使电压变化范围较大。小灯泡（12V，0.1A）在一定电流范围内其电压与电流的关系为U=KI^n，K和n是与灯泡有关的系数，由式U=KI^n可得LnU=InK+nInI，即可求出有关的系数K和n。LnU=InK+nInI可化为lnI=1/nlnU-1/nlnK设X=U，Y=lnI，A=-1/nlnK，B=1/n,得Y=A+BX，然后应用最小二乘法进行曲线拟合。由公式得y-A-Bx=0解方程得A=y-BxXy-Ax-Bx

5、²=0B=(xy-x·y)/(x²-x)9一.实验仪器²小灯泡（12V，0.1A）﹑电流表（0.5级）、电压表（0.5级）﹑数字万用表（四位半，输入阻抗10M）﹑变阻器（1A﹑150Ω）﹑直流电源﹑双刀开关﹑8根导线二.仪器选择电流表选用量程200mA，电压表选用万用表（内阻大，对分压的影响可忽略不计）9一.实验步骤（一）按照电路图连接好电路，把开关断开，滑动变阻器的滑片调到阻值最大处（二）将C.C顺时针调到最大，C.V逆时针调到最大（三）打开电源，合并开关，把C.V调到12.0V（四）调节滑动变阻器的滑片，逐渐增加电压，使万

6、用电表表头的电压值依次为0.0﹑0.5﹑1.0﹑1.5﹑2.0﹑2.5﹑3.0﹑3.5﹑4.0﹑4.5﹑5.0﹑6.0﹑7.0﹑8.0﹑9.0﹑10.0﹑11.0﹑12.0，记下电流表上的相应度数，填入下表1（五）断开开关，关闭电源，拆除仪器，整理仪器二.数据处理及图表（一）将测得的数据填入下表中表1电压/V电流/mA电压/V电流/mA10.527.59577.362134.110685.2931.540.9311793.364246.92128101.252.552.85139107.496358.041410114.547

7、3.563.281511120.428467.911612126.689（一）利用excel做出图形后，图形如下上图为小灯泡伏安特性曲线图。横坐标为电压U/V,纵坐标为电流I/mA。经最小二乘法处理后，图形如下表2电压/V电流/mAlnUlnI10.527.5-0.693153.3141862134.103.52929731.540.930.4054653.7118634246.920.6931473.84844452.552.850.9162913.9674586358.041.0986124.06113273.563.28

8、1.2527634.1475698467.911.3862944.2181839577.361.6094384.3484710685.291.7917594.44605711793.361.945914.536463128101.22.0794424.617099139107