1、1、实验目的(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线。(2)分析伏安特性曲线的变化规律。2、实验原理(1)用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来。(2)电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，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。(3)滑动变阻器的限流接法和分压接法。两种接法的适用条件限流式适合测量阻值小的电阻(与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)。因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大。分压式适合测量阻值较大的电阻
2、(一般比滑动变阻器的总电阻要大)。因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节。学案4 实验八：描绘小灯泡的伏安特性曲线以下几种情况必须采用分压接法；a.若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即不论怎样调节电路中滑动变阻器，其滑动触头从一端滑到另一端，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，则必须选用分压式接法。b.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，不能利用多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法。c.若实验
3、中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。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。3、实验器材小灯泡，电压表与电流表，滑动变阻器，学生低压直流电源(或电池组)，开关，导线若干，坐标纸、铅笔。一、实验过程1.仪器的选择(1)电表的选择：先估算电流或电压值，在选择电流表或电压表时，应使指针达到半偏以上。(2)滑动变阻器的选择：实验电路若采用限流式接法，一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器，但不可过大；实验电路若采用分压式接法，应选择阻值小一些的滑动变阻器，以便于调节，但要注意其额定电压和额定电流值。(3)电源的选择：综合考虑小灯泡、电压表、电流表的量程
4、以及滑动变阻器值，保证能为实验提供合适的电流或电压。2.实验步骤(1)根据小灯泡上标示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；图7-4-1(3)将滑动变阻器的触头移动到右端，闭合开关，调节滑动变阻器，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，整理仪器。(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7-4-1所示的电路；3.数据处理实验中的U、I数据记入下表中：(1)在坐标纸上以I为横轴、U为纵轴建立坐标系，选取合适的标度。(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点。用一条平滑的曲线把这些点连起来，得到小灯泡的伏安特性曲线。U(V
5、)0 0.20.40.60.81.01.21.62.02.42.83.23.63.8I(A)0二、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
6、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。例12012年高考四川理综卷某兴趣小组的同学探究小灯泡的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V，0.7 A”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1；电流表A2，量程0.6 A，内阻r2=0.2；电压表V，量程3 V，内阻rV=9 k；标准电阻R1，阻值1；标准电阻R2，阻值3 k；滑动变阻器R，阻值范围010；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干。（1）甲同学设计了如图7-4-2所示的电路来进行测量。当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图7-4-3所示，此时L的电阻为。图7-4-2（2
7、）乙同学又设计了如图7-4-4所示的电路来进行测量。电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是V。（3）学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图7-4-5所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材的代号。图7-4-4图7-4-3图7-4-5（1）由图可读出电压表的示数为2.30 V，所以此时L的电阻为R=U/I=2.300.46=5；（2）电压表指针指在最大刻度时，电压表示数为3.00 V，加在L上的电压值为UL=UV/rV(rV+R2)=4.0 V（3）由于电压表量程太小，所以需要改装，将它与R2串联即成为一个量
8、程为4.0 V的新的电压表；电流表A1量程太大，不可用，可以将A2改装：将它并联一个小电阻R1则成为一个量程为0.72 A的新的电流表了。由于灯泡的电阻远小于电压表内阻而与电流表内阻相差不多，属于小电阻，故用电流表外接法比较合适。虚线框内的电路如图7-4-6所示。图7-4-6例2 在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了如下器材：A.小灯泡(3 V，1.5 W)B.电压表(量程3 V，内阻20 k)C.电压表(量程15 V，内阻50 k)D.电流表(量程3 A，内阻0.2)E.电流表(量程0.6 A，内阻1)F.滑动变阻器(0100，0.5 A)G.滑动变阻器(010，2 A)H
9、.学生电源(电动势4 V，内阻不计)I.开关及导线若干实验中要求小灯泡上的电压从零开始调节且不超过小灯泡额定电压的情况下尽可能精确测量多组对应的U、I值，则：(1)上述器材中电压表应选择_；电流表应选择_；滑动变阻器应选择_。(用器材前面的字母代号表示)(2)在下面的方框中画出实验的电路图并在实物图7-4-7中连线。(注意：实物图中连线不允许交叉)图7-4-7(1)小灯泡额定电压为3 V，额定功率为1.5 W，即额定电流为0.5 A，所以电压表应选择B，电流表应选E。小灯泡正常工作时的电阻为6，为了便于调节，滑动变阻器选用G。(2)由于R，电流表应选用外接法。实验中要求小灯泡上的电压从零开始调
10、节且在不超过小灯泡额定电压的情况下尽可能精确测量多组对应的U、I值，滑动变阻器选择分压接法。思路点拨：本着安全、准确、方便的原则选取实验器材。电路选择主要是电流表内外接法的选择。(1)B E G (2)电路图和实物连线图如图所示。1.2012年高考安徽理综卷图7-4-8为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V。（1）完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，；闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，；断开开关，根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。图7-4-8（1）使滑片移到变阻器最左端；逐渐增大
11、电压直到灯泡额定电压，分别读出多组相应电流表和电压表的值并记入表格。(2)电路图如图。2.某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图7-4-9为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：图7-4-9器材(代号)规格电流表(A1)电流表(A2)电压表(V1)电压表(V2)滑动变阻器(R1)滑动变阻器(R2)直流电源(E)开关(S)导线若干量程050 mA，内阻约为50 量程0200 mA，内阻约为10 量程03 V，内阻约为10 k量程015 V，内阻约为25 k阻值范围015，允许最大电流1 A阻值范围01 k，允许最大电流
12、100 mA输出电压6 V，内阻不计(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_。(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同点？相同点：_ _，不同点：_ _。A2V1R1与电压的变化关系都是非线性关系通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流该元件的电阻值随电压的升高而减小，而小灯泡的电阻值随电压的升高而增大1.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下
13、数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压)：(1)0.42 (2)如图(3)如图图7-4-10(2)在图7-4-11方框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围010)、电源、小灯泡、开关、导线若干。I(A)0.120.210.290.340.380.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)该同学漏填了U=1.20 V时对应的电流I，请根据如图7-4-10所示当时的电流表，在上表空格中填上相应的读数。(3)在图7-4-12中画出小灯泡的U-I曲线。图7-4-11图7-4-122.太阳能是
14、一种清洁“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性。所用的器材包括：太阳能电池、电源E、电流表、电压表、滑动变阻器R、开关S及导线若干。(1)为了达到上述目的，请将如图7-4-13所示连成一个完整的实验电路图。(1)连线如图图7-4-13(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图7-4-14所示的I-U图象。由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻_(填“很大”
15、或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为_。1.0103(9651 040)很大图7-4-143.某同学在探究规格为“6 V，3 W”的小灯泡伏安特性曲线实验中：(1)在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量。(填选项前的字母)A.直流电压10 V B.直流电流5 mA C.欧姆100 D.欧姆1 (2)该同学采用图7-4-18甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器(阻值范围020，额定电流1.0 A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6 V，内阻20 k)，为电流表(量程0.6 A，内阻1)，E为电源(电动势8 V，内阻不计)，S
16、为开关。在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_端；(填“左”或“右”)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图7-4-15甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图7-4-15甲中的数字，如“2点到3点”的导线)该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图7-4-15乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_。(填“不变”、“增大”或“减小”)图7-4-15增大D左154.实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表内阻r1的电路如图7-
17、4-16所示。供选择的仪器如下：待测电流表(05 mA,内阻约300)，电流表(010 mA,内阻约100)，定值电阻R1(300)，定值电阻R2(10)，滑动变阻器R3(0100)，滑动变阻器R4(020)，干电池(1.5 V)，开关S及导线若干。(1)定值电阻应选_，滑动变阻器应选_。(在空格内填写序号)(2)用连线连接实物图7-4-17。图7-4-16图7-4-17(2)如图所示(3)补全实验步骤：按电路图连接电路，_ _；闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录，的读数I1,I2；_ _；以I2为纵坐标，I1为横从标，作出相应图线，如图7-4-18所示。(4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_。多次移动滑头触头，记录相应图7-4-18将滑动触头移至最左端r1=(k-1)R1的，读数I1，I2。
