1、返回返回一、实验目的(1)描绘小电珠的伏安特性曲线。(2)分析伏安特性曲线的变化规律。二、实验原理(1)用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。(2)电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化。返回三、实验器材小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、
2、铅笔。返回四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较内容方式 限流接法 分压接法 对比说明 两种接法 电路图 串、并联关系不同 返回内容方式 限流接法分压接法对比说明负载 R 上电压调节范围RERR0UE0UE分压电路调节范围大负载 R 上电流调节范围ERR0IER0IER分压电路调节范围大闭合 S 前触头位置b 端a 端都是为了保护电路元件返回由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。2两种接法的选择(1)选择不同接法的原则安全性原则不超量程在允许通过的最大电流以内电表、电源不接反方便性原则便于调节便于读数经济性原则：损耗能量最小返回(2)两
3、种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)。如果Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。Rx很大时，分压式接法中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。返回若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器
4、的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。返回若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。返回五、实验步骤(1)确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图实91中的原理图连接好实验电路。图实91返回(2)把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。(3)移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。U(V)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
5、1.6 I(A)U(V)2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 I(A)返回(4)拆除电路，整理仪器。六、数据处理(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，就得到小电珠的伏安特性曲线。返回七、误差分析(1)由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。(2)电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数。(3)在坐标纸上描点、作图带来操作误差。返回八、注意事项(1)电路的连接方式电流表应采用外接法：因为小电珠
6、(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。返回(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。返回(4)电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V
7、,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程。(5)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。(6)误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线。返回返回例1 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：器材 规格 器材 规格 小电珠 标有“3.8 V，”字样 滑动变阻器R1 最大阻值10，额定电流1.0A 电压表V 量程05 V，内阻约5 k 滑动变阻器R2 最大阻值1 k，额定电流0.5返回器材 规格 器材 规格 电流表A1 量程0100 mA，内阻约4 直流 电源E电动势约为6 V，内阻约为0.5 电流表A2 量程0500 mA，内阻
8、约0.4 导线、电键等 返回(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_。(2)在图实92中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路。返回图实92返回(3)利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出了如图实93所示的小电珠的伏安特性曲线。根据此图给出的信息，可以判断出图实94中正确的是(图中P为小电珠功率)_。图实93返回图实94返回解析(1)为方便电路调节，滑动变阻器应选择 R1；小电珠正常工作时 I 额0.3 A300 mA100 mA，故电流表应选 A2。(2)因为要求小电珠上的电压从 0 开始增大，应选用分压电路；而小电珠正常工作时 R 灯UI 3.80.3 13 R
9、V5 k，故电流表应选择外接法，其实验电路如图所示。返回返回(3)在 IU 图像中，图线斜率逐渐减小，小电珠的 R 逐渐增大；由 PU2R 知在 PU2 图像中，图线的斜率1R应逐渐减小，故 B 正确；由 PI2R 知在 PI2 图像中图线斜率 R 应逐渐增大，故 D 正确。答案(1)R1 A2(2)见解析图(3)BD返回例2(2011广东高考)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关、导线若干。(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡(请填写“1”、“10”或“100”)；调零后，将表笔分别与
10、小电珠的两极连接，示数如图实95甲，结果为_。返回图实95返回(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线。(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于_端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向_端滑动。(4)下表为电压等间隔变化测得的数据。为了获得更准确的实验图像，必须在相邻数据点_间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”)。返回数据点 a b c d e f U/V 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 0.000 0.122 0.156 0.185 0.216 0.244 返回解析(1)由小电珠的额定电压
11、为 2.5 V、额定功率为 0.6 W，可得小电珠正常工作时电阻 RU2P 2.520.6 10.4，选多用电表的“1”倍率时的中值电阻为 15。因为在中值电阻附近测量的量最精确，又知 10.4 在 15 附近，所以选择“1”倍率。返回(2)在画实物连线时，应先连干路，再连分压电路。(3)闭合开关前P应先置于a端，此举为保护小电珠。为使小电珠亮度增加，滑片P应向b端滑动，使其分压增加。(4)在ab间电流的变化从00.122 A，变化较大，为了更准确，应在ab间多测几组数据。答案(1)1 7.37.7(2)如图所示(3)a(或左)b(或右)(4)ab返回返回例3 为了测定和描绘一只标有“220
12、V,40 W”的白炽灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V 图实96交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移返回动它的位置，就可以使输出电压在0250 V之间连续变化，如图实96中画出的是调压变压器的电路图符号。实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材。返回(1)在图实96中完成实验电路图，要求在额定电压下测得的数据误差尽量小。(2)说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？图实97返回(3)如果根据测量结果作
13、出的该灯泡的伏安特性曲线如图实97所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“220 V,40 W”的白炽灯串联接在220 V交流电源的火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？返回解析(1)该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接火线，采用伏安法测出U、I值，安培表内接。(2)在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大。(3)两只白炽灯串联后分压各为110 V，由灯泡的伏安特性曲线可读出此时的工作电流约为0.15 A，故P0.151102 W33 W。返回答案(1)如图所示。(2)在电压较低段误差大。因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大。(3)33 W返回
