1、一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律。二、实验原理1.利用电流表测出通过小灯泡的电流，利用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U,I)值，在U-I坐标系中描出各组对应点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线了。描绘小灯泡的伏安特性曲线方式内容限流接法分压接法两种接法电路图负载R上电压调节范围RE/(R+R0)UE0UE负载R上电流调节范围E/(R+R0)IE/R0IE/R闭合S前触头位置b端a端对比说明串、并联关系不同分压电路调节范围大分压电路调节范围大都是为了保护电路元件2.滑动变阻器的限流接法和分压接法(2)限流电路、分压电路的选择原则：限流式适合测量
2、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)。因为Rx很小，限流式中滑动变阻器分得电压很大，调节范围越大。Rx很大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，触头移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。若采用限流式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，则必须选用分压式。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，滑动变阻器的滑动触头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，
3、应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始连接可调，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。四、实验步骤1.根据小灯泡上标出的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程；2.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所示的电路；3.将滑片移动到右端，闭合开关，调节变阻器，读出并记录多组U、I数值，将测量数据填入表格中；4.断开开关，拆除电路。三、实验器材小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(9 V,0.7 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
4、个，学生低压直流电源(或电池组)，开关一个，导线若干，坐标纸、铅笔。五、数据处理实验中的U、I数据记入下表中U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0六、误差分析1.电表的精度和读数带来的误差；2.描点、作图所带来的误差；3.对图象进行分析计算所带来的误差。(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系，选取合适的标度；(2)在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线。七、注意事项1.实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要调节定位螺丝使指针指零。经过计算可知，小灯泡电阻较小，为了减小误差，电
5、流表采用外接法，为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法；2.实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变换。当U3 V时采用03 V量程；U3 V时采用015 V量程；3.闭合开关S前，滑动变阻器滑片应移到一端，使开关闭合时小灯泡两端的电压能从零开始逐渐增大，在滑片移动的过程中，加在小灯泡两端的电压不要超过小灯泡的额定电压。4.画U-I图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，如果有个别偏离较远的点应该舍弃。考点1 实验原理的考查【例1】在探究小灯泡的伏安特性实验中，所用器材有：灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、开关S等，要求灯泡两端电压
6、从0 V开始变化。(1)实验中滑动变阻器应采用_接法(填“分压”或“限流”)。(2)某同学已连接如图所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正。A._。B._。【解析】(1)题目要求灯泡两端电压从0 V开始变化，因此滑动变阻器必须采用分压接法。(3)电路连接正确后，分别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线如图中I和II所示，然后将灯泡L1、L2与电池组(电动势和内阻均恒定)连成如右图所示电路。多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30 A和0.60 A。A.在图中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。B.由该曲线可知电池组
7、的电动势为_V，内阻为_。(取2位有效数字)(1)当要求电压从0 V开始变化时，就应选用分压式接法。(2)采用分压式接法时，闭合开关前，应让滑动变阻器所调节的电路处于短路状态，而采用限流式接法时，闭合开关前，应让滑动变阻器在所处的电路中阻值处于最大值。(2)A.实验开始之前，应把电路断开，故开关S应处于断开状态；B.滑动变阻器的滑动触头放在该位置时，电压几乎全部加在小灯泡上，因此，小灯泡两端的电压过大，可能烧毁小灯泡。应将其滑动触头置于b端。(3)A.由于题图中通过L1和L2的电流平均值分别为0.30 A和0.60 A，且灯泡两端电压等于电源的路端电压，所以连接I、II两曲线端点的直线即为该电
8、池组路端电压和电流的关系曲线。B.由该曲线可读出电池组的电动势为4.6 V，内阻r=|U/I|=4.6/1.72=2.7。现要测定一个额定电压4 V、额定功率1.6 W的小灯泡(图中用表示)的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1 V4 V。现有器材：直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)，电压表(量程4.5 V，内阻约为4104)，电流表(量程250 mA，内阻约为2)，电流表(量程500 mA，内阻约为1)，滑动变阻器R(最大阻值约为30)，开关S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是_，下面两个电路应该选用的是_。甲考点2 实验数据的处理(1)用上表数据
9、描绘电压随电流的变化曲线；(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示，请指出图线的特征，并解释形成的原因。【例2】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流电压的数据如下表所示：电流I/mA2.75.412.419.527.836.447.156.169.681.793.2电压U/V0.040.080.210.541.302.203.524.776.509.1211.46(2)特点：电阻随电流增大存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同：第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻
10、增大也变慢。【解析】(1)如图所示某同学用图所示电路，测标有“3.8 V，0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象。(1)除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A1(量程100 mA,内阻约2)A2(量程0.6 A，内阻约0.3)电压表：V1(量程5 V，内阻约5 k)V2(量程15 V，内阻约15 k）滑动变阻器：R1(阻值范围010)R2(阻值范围02 k)电源：E1(电动势为1.5 V，内阻约为0.2)E2(电动势为4 V，内阻约为0.04)为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_，滑动变阻器_，电源_。(填器材的符号)(2)根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图所示，由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为_，灯泡实际消耗的电功率为_W。(3)根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的_。A0.7811.51.5A2 V1R1E2
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