实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线

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1、实验八描绘小电珠的伏安特性曲线要点归纳【实验目的】描绘小灯泡的伏安特性曲线.【实验原理】用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流,建立I—U坐标系,描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线.为了尽可能多取些数据点并减小实验误差,应选用电流表外接法,滑动变阻器分压接法电路,因为小灯泡的电阻值较小.【实验器材】小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸.【实验步骤】1.连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图1所示电路.图12.测出小灯泡在不同电压下的电流(1)闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到最左端,以使开关闭

2、合时小灯泡电压能从0开始变化;同时,这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.(2)移动滑动变阻器触头的位置,测出12组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格.3.画出伏安特性曲线(1)在坐标纸上以U为横轴、以I为纵轴,建立坐标系.(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小灯泡的伏安特性曲线.4.拆除电路,整理仪器交流与思考:描绘出小灯泡的伏安特性曲线后,曲线上各点对应的曲线的斜率是否表示小灯泡在该电压下的电阻值?若是,说明理由;若不是,如何

3、表示该电压下的电阻值?由于电阻的定义式为R=,而不是R=,只有U与I为线性关系时才等于,在U与I为非线性关系时≠,所以各点对应的曲线斜率并不表示该电压下的电阻值.该电压下的电阻值应等于该点对应的电压与电流的比值.提示:【误差分析】1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差.2.在坐标纸上描点、作图带来误差.交流与思考:观察小灯泡的伏安特性曲线,分析特点,并说明理由.提示:由于小灯泡在电压较低时没有发光,灯丝温度较低,其电阻变化不明显,所以在伏安特性曲线的开始一段接近直线.但随着电压的不断增大,灯泡开始发光,温度变化很大,因此对应电阻值也变化很大

4、,伏安特性曲线为曲线.【注意事项】1.电路的连接方式(1)电流表应采用外接法:因为小灯泡的电阻较小,与0~0.6A电流表串联时,电流表的分压影响不能忽略.(2)滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化.2.闭合电键S前,滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置,可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化.同时,也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝.3.I—U图线在U=1.0V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0V左右测绘点要密,否则将出现很大误差.4.电流表选择0.6A量程,电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定,即使用的

5、若是“3.8V,0.3A”的小灯泡,选用电压表的15V量程,若使用“2.5V,0.6A”的小灯泡,则选用电压表的3V量程.5.保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值,读出I后立即断开开关.6.误差较大的点要舍去,I—U应是平滑曲线而非折线.典例剖析【例1】某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,实验室提供了下表中的器材.小灯泡L(额定电压2.5V,额定电流250mA)直流电源E(电动势3V,内阻不计)电流表A1(量程300mA,内阻约0.5Ω)电流表A2(量程500mA,内阻约0.2Ω)电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ)电压表V2(量程6V,内阻约6kΩ)

6、滑动变阻器(最大阻值约10Ω)开关S,导线若干(1)为了使实验误差尽可能小,应选用的电流表是,电压表是.(2)若该同学已正确选用器材,并连接好部分实验电路.如图2所示,请在图中完成其余的电路连接,要求小灯泡两端的电压能在0~2.5V范围连续变化,且尽可能减少实验误差.图2(3)该同学在正确完成实验后得到如图3所示的伏安特性曲线,他从图线中得到“通过小灯泡的电流随电压的增大而增大”的规律.请你分析图线再写出两条规律:图3a.;b..答案(1)A1V1(2)如下图所示(3)通过小灯泡的电流与电压的变化关系是非线性关系;小灯泡的电阻随温度的升高而增大;小灯泡的功率随电压的增

7、大而增大等【例2】某课外学习小组想描绘标有“4V、2W”的小灯泡的U—I图象,除导线和开关外还备有以下器材可供选择:A.电流表(量程0.6A,内阻约为1Ω)B.电流表(量程3.0A,内阻约为0.2Ω)C.电压表(量程5.0V,内阻约为5kΩ)D.电压表(量程15.0V,内阻约为15kΩ)E.滑动变阻器(最大阻值为200Ω,额定电流100mA)F.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流1.0A)G.电源(电动势为6.0V,内阻约为1.5Ω)(1)实验中所用的电流表应选;电压表选;滑动变阻器应选.(只需填器材前面的字母代号)(2)将图4中的实物连接成