描绘小灯泡的伏安特性曲线

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1、评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：描绘小灯泡的伏安特性曲线班级：电信06-1姓名：杨俊维学号：指导教师：梁一机茂名学院技术物理系物理实验室实验日期：2007年11月5日13实验课题及任务《测量小灯泡伏安特性曲线》实验课题任务是：电学知识告诉我们当电压一定时电流与电阻成反比，但小灯炮的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《测量小灯泡伏安特性曲线》的整体方案，内容包括：（写出实验原理和理

2、论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤)，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，按书写科学论文的要求写出完整的实验报告。设计要求⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。⑵选择实验的测量仪器，设计出测量小灯泡伏安曲线的电路和实验步骤，要具有可操作性。⑶验证公式；⑷求系数和；（建议用最小二乘法处理数据）实验器材小灯泡，电流表，电压表，变阻器，直流电源，开关，导线等。实验提

3、示13小灯泡的通电后，灯丝的电阻受灯丝的影响。低温时灯丝的电阻的变化与温度升到较高时电阻变化是不一样的。评分标准(10分)⑴正确写出实验原理和计算公式，2分。⑵正确的写出测量方法，1分。⑶写出实验内容及步骤，1分。⑷正确的联接仪器、正确操作仪器，2分。⑸正确的测量数据，1.5分。⑹写出完整的实验报告，2.5分。(其中实验数据处理，1分；实验结果，0.5分；整体结构，1分)13《测量小灯泡伏安特性曲线》实验报告电信06-1杨俊维33号一、实验目的1、学习测量非线性元件的伏安特性，掌握测量方法、基本电路；2、描绘小灯泡的伏安特性曲线

4、，并分析曲线的变化规律；3、验证公式的正确性，并计算出K和n的值；4、学会对非线性关系的线性化处理。5、掌握用变量代换法把曲线改直线进行线性最小二乘法进行曲线拟合。6、掌握建立经验公式的基本方法。二、实验器材学生电源（6～10V直流），小灯泡（“6.3V0.15A”），电流表（内阻较小），电压表（内阻很大），滑动变阻器，开关和导线。三、实验原理（1）测量伏安特性曲线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

5、安特性曲线――非线性。根据部分电路欧姆定律，可得，即在坐标系中，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变化，小灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系为,13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（或叫直流电阻），用表示；另一种叫动态电阻（或叫微变电阻），用表示，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曲线求出，如图1所示，图中Q点的静态电阻，动态电阻为。图1U(V)0QI(A)VA（a）AV（b）图213伏安法测电阻时，电流表的连接有两种方式：内接法(如图

6、a)与外接法(如图b)。主要取决于哪一种连接的相对误差小。两种连接方法的比较见表2。由于小灯炮在0~3.8V内的电阻Rx额/I额=3.8V/0.3A≈12.7欧姆，而安培表的内阻为0.125欧姆，伏特表内阻为3千欧，所以，，电流表应采用外接法。还有一种较简单的判别方法：如图所示，在连接电路时，电压表一端不接，作为自由端先与a点试触，再与b点试触。两次试触作比较，若发现电压表的读数相对变化大，而电流表的读数相对变化小，就采用外接法，反之则采用内接法。电路图如此为了消除电表接入误差，如果已知电压表和电流表的内阻分别为

7、和13，则可以采用下列公式对被测电阻进行修正。当电流表内接时：；当电流表外接时：。对非线性关系的线性化处理：将两边取对数得,可化为设,,,,得。然后应用最小二乘法进行曲线拟合。由公式可得解方程得为了判断所得的结果是否合理，在待定常数确定以后，还需计算一下相关系数。对于一元线性回归，的定义为：13可以证明，的值总是在0和1之间。的值越接近1，说明说明试验数据点密集的分布在所求得的直线的近旁，用线性函数进行回归是合适的。相反，如果值远小于1而接近于0，说明试验数据对求得的直线很分散，即用线性回归不妥，必须用其他函数重新试探。四、实验

8、内容及步骤（1）确定电流表、电压表的量程，按照图1连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。（图1）①安培表外接。②滑动变阻器接成分压式。电流表采用100mA量程，电压表用7.5V量程。⑵测出小灯泡在不同电压下的电流。①闭合电键S前，滑动变