描绘小灯泡的伏安特性曲线.pdf
描绘小灯泡的伏安特性曲线?期末复习 云南省盐津县第三中学 蒋显翠 一、复习目标 1学会滑动变阻器的使用方法及连接方式；2学会伏安特性曲线的描绘方法和分析伏安特性曲线的变化规律；3能解释小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线。二、知识点梳理 1实验目的 (1)测多组小灯泡的 U、I，并绘出 IU 图象；(2)分析伏安特性曲线的变化规律，由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。2实验原理 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起来。3实验器材 小灯泡“3.8 V,0.3 A、电压表“03 V15 V、电流表“00.6 A3 A、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、导线假设干、坐标纸、铅笔。4实验器材选取 (1)原那么：平安；准确；操作方便。(2)具体要求 电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流，干电池中电流一般不允许超过0.6A；用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流；电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值；电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上；从便于操作来考虑，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；本实验要作出 UI 图象，要求测出多组包括零在内的电流、电压值，为使电压能从零开场连续变化，滑动变阻器采用分压式接法；分压式接法要选用小阻值滑动变阻器；为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。5实验步骤 (1)画出电路图(如图)(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如下图电路。(3)测量与记录 移动滑动变阻器触头位置，测出 12 组左右不同的电压值 U 和电流值 I，并将测量数据填入自己设计的表格中。次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压 U/V 电流 I/A (4)数据处理 在坐标纸上以 U 为横轴，I 为纵轴，建立直角坐标系 在坐标纸上描出各组数据所对应的点，注意两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到了小灯泡的伏安特性曲线。6实验结论 描绘出的图线是一条_，它的斜率随电压的增大而_，这说明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而_。灯丝的电阻率随温度的升高而增大。灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其 IU 图线不再是过原点的直线。7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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值；(2)测量时读数带来误差；(3)在坐标纸上描点、作图带来误差。三、典型例题分析 例 1物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为 0.75 W，额定电压值已模糊不清。他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为 2，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U V1.22V。他们疑心所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的UI图线，进而分析灯泡的额定电压。A电压表 V(量程 3V，内阻约 3k)B电流表 A1(量程 150mA，内阻约 2)C电流表 A2)D滑动变阻器R1(020)E滑动变阻器R2(0100)F电源E(电动势 4.0V，内阻不计)G开关 S 和导线假设干 H待测灯泡 L(额定功率 0.75W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进展实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择_(填“A1或“A2)；滑动变阻器选择_(填“R1或“R2)。(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压到达 1.23 V 时，发现灯泡亮度很暗，当到达 2.70 V 时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中。次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V I/mA 8 5 279 310 请你根据实验数据在图中作出灯泡的UI图线。(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_V；这一结果大于 1.23 V，其原因是_。解析：(1)根据PI2R，估算灯泡的电流大约是 600 mA，因此电流表应选 A2；本实验要描绘出灯泡的UI图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如下图 (3)由PUI0.75W，再结合图象可知U额=2.5V；大于 1.23V 的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻。答案：(1)电路原理图如下图 A2 R1 (2)见图 (3)2.5(2.42.6)，灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)。例 2(2021安徽理综21)图为“测绘小灯泡伏安特性曲线实验的实物电路图，小灯泡额定电压为 2.5 V。(1)完成以下实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 (3)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。解析：(1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，小灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压到达额定电压。2与实物电路相应的电路图如下图。答案：(1)使它靠近滑动变阻器左端的接线柱 增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压到达其额定电压 (2)见解析图。例 32021 高考天津理综物理第 9 题3要测绘一个标有“小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3V，并便于操作。已选用的器材有：电池组电动势为 4.5V，内阻约 1)电流表量程为 0250mA，内阻约 5)电压表量程为 03V，内限约 3k)电键一个、导线假设干。实验中所用的滑动变阻器应选以下中的填字母代号。A.滑动变阻器最大阻值 20,额定电流 1A)B.滑动变阻器最大阻值 1750,额定电流 0.3A)实验的电路图应选用以下的图填字母代号。实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如下图。如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5V，内阻为 50的电源两端，小灯泡消耗的功率是 W。答案：A B 解析：实验中所用的滑动变阻器应该便于调节，选择最大阻值小的 A。根据题述灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3V，并便于操作，实验电路应为分压电路，电流表外接，实验的电路图应选用图 B。0.1W=0.1W。
