实验描绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt

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1、1 1描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线2 2分析曲线的变化规律分析曲线的变化规律 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线1 1用用电电流流表表测测出出流流过过小小灯灯泡泡的的电电流流，用用电电压压表表测测出出小小灯灯泡泡两两端端的的电电压压，测测出出多多组组(U U，I I)值值，在在U UI I坐坐标标系系中中描描出出各各对对应应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来2 2电电流流表表外外接接：因因为为小小灯灯泡泡电电阻阻很很小小，如如果果内内接接电电流流表表，分分压压明明显显滑滑动动变变阻阻器器采采用用分分压压式式：使使电电压压能

2、能从从0 0开开始始连连续续变变化化学生电源学生电源(4(46 V6 V直流直流)、小灯泡、小灯泡(4 V(4 V、0.7 A0.7 A或或3.8 V3.8 V、0.3 0.3 A)A)，电流表，电流表(内阻较小内阻较小)、电压表、电压表(内阻很大内阻很大)，开关和导线、，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸滑动变阻器、坐标纸1.1.将将灯灯泡泡、电电流流表表、电电压压表表、滑滑动动变变阻阻器器、电电源源、开开关关用用导导线线连连接接成成如如图图7 75 51 1所示电路所示电路一、连接电路一、连接电路二、测量与记录二、测量与记录 2 2测测出出小小灯灯泡泡在在不不同同电电压压下下的的电电流流移移动

3、动滑滑动动变变阻阻器器触触头头位位置置，测测出出1212组组左左右右不不同同的的电电压压值值U U和和电电流流值值I I，并并将将 测测量量数数据据填入表格填入表格U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)三、数据处理、整理仪器三、数据处理、整理仪器 3 3画出伏安特性曲线画出伏安特性曲线(1)(1)在坐标纸上以在坐标纸上以U U为横轴，以为横轴，以I I为纵轴，建立坐标系为纵轴，建立坐标系 (2)(2)在在坐坐标标纸纸上上描描出出各各组组数数据据所所对对应应的的点点(坐坐标标系系纵纵轴轴和和横横轴轴的的标标度度要要适适中中

4、，以以使使所所描描图图线线充充分分占占据据整整个个坐坐标标纸纸为为宜宜)(3)(3)将将描描出出的的点点用用平平滑滑的的曲曲线线连连结结起起来来就就得得到到小小灯灯泡泡的的伏安特性曲线伏安特性曲线 4 4拆除电路、整理仪器拆除电路、整理仪器1 1本本实实验验中中被被测测小小灯灯泡泡灯灯丝丝的的电电阻阻值值较较小小，因因此此测测量量电电路路必必须采用电流表外接法须采用电流表外接法2 2滑滑动动变变阻阻器器应应采采用用分分压压式式连连接接：目目的的是是为为了了使使小小灯灯泡泡两两端端的电压能从的电压能从0 0开始连续变化开始连续变化3 3U UI I图图线线在在U U0 01.0 1.0 V V左

5、左右右将将发发生生明明显显弯弯曲曲，故故在在U U1.0 1.0 V V左右绘点要密，以防出现很大误差左右绘点要密，以防出现很大误差4 4建建立立坐坐标标系系时时，纵纵轴轴表表示示电电压压，横横轴轴表表示示电电流流，两两坐坐标标轴轴选选取取的的标标度度要要合合理理，使使得得根根据据测测量量数数据据画画出出的的图图线线尽尽量量占占满坐标纸满坐标纸1 1由由于于电电压压表表、电电流流表表不不是是理理想想电电表表，电电表表内内阻阻对对电路的影响会带来误差电路的影响会带来误差2 2测量时读数带来误差，严格按照读数规则测量时读数带来误差，严格按照读数规则3 3在在坐坐标标纸纸上上描描点点、作作图图带带来

6、来误误差差用用细细铅铅笔笔，严严格标度格标度【例例1 1】有有一一个个小小灯灯泡泡标标有有“6 6 V V、0.6 0.6 W W”的的字字样样，现现在在要要用用伏伏安安法法测测量量这这个个灯灯泡泡的的I IU U图图线线，有有下下列列器器材材可可供供选选用：用：A A电压表电压表(0(05 V5 V，内阻，内阻10 k)10 k)B B电压表电压表(0(010 V10 V，内阻，内阻20 k)20 k)C C电流表电流表(0(00.3 A0.3 A，内阻，内阻1)1)D D电流表电流表(0(00.6 A0.6 A，内阻，内阻0.4)0.4)E E滑动变阻器滑动变阻器(30(30，2 A)2

7、A)F F学生电源学生电源(直流直流9 V)9 V)，还有开关和导线，还有开关和导线(1)(1)实实验验中中电电压压表表应应选选_，电电流流表表应应选选_(用用序号字母表示序号字母表示)(2)(2)为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图为使实验误差尽可能减小，画出实验电路图解解析析：(1)(1)电电流流表表、电电压压表表的的选选择择由由小小灯灯泡泡的的标标识识可可知知其其额额定定电电压压为为U U1 16 6 V V，额额定定电电流流为为I I1 10.1 0.1 A A，在在额额定定电电压压下下的的电电阻阻为为R R60 60.为为了了安安全全，小小灯灯泡泡两两端端所所加加电电压压不不能能超

8、超过过6 6 V V，(通通过过小小灯灯泡泡的的电电流流不不能能超超过过0.1 0.1 A)A)，要要测测I IU U图图线线，其其电电压压变变化化范范围围应应在在0 06 6 V V间间因因此此电电压压表表应应选选择择B B，电流表应选择，电流表应选择C.C.BC(2)(2)电流表内外接法的选择电流表内外接法的选择由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起系统误差本实验中小灯泡的最大电阻约接都将引起系统误差本实验中小灯泡的最大电阻约R R1 16060，R R1 1R RV V，为了减小误差，应当用电流表外接法，为了

9、减小误差，应当用电流表外接法(3)(3)控制电路的选择控制电路的选择本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是本题中若采用限流电路，其电路中的最小电流是I Iminmin0.1 A0.1 A，显然不符合实验要求；且实验数据应显然不符合实验要求；且实验数据应包括电压在零附近的数值，故只能用包括电压在零附近的数值，故只能用分压接法实验电路图如右图所示分压接法实验电路图如右图所示 答案：答案：(1)B(1)BC C(2)(2)电流表外接，电流表外接，分压式，见解析图分压式，见解析图【例例2 2】某同学做某同学做“描描绘小灯泡的伏安特性曲小灯泡的伏安特性曲线”实验,实验室提供了下表中的器材室提供了下表

10、中的器材.小灯泡小灯泡L(L(额定电压额定电压2.5 V,2.5 V,额定电流额定电流250 mA)250 mA)直流电源直流电源E E(电动势电动势3 V,3 V,内内阻不计阻不计)电流表电流表A A1 1(量程量程300 mA,300 mA,内阻内阻约约0.5)0.5)电流表电流表A A2 2(量程量程500 mA,500 mA,内内阻约阻约0.2)0.2)电压表电压表V V1 1(量程量程3 V,3 V,内阻约内阻约3 k)3 k)电压表电压表V V2 2(量程量程6 V,6 V,内阻约内阻约6 k)6 k)滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值约最大阻值约10)10)开关开关S,S,导线若干导

11、线若干(1)(1)为了使了使实验误差尽可能小差尽可能小,应选用的用的电流表是流表是 ,电压表是表是 .(2)(2)若若该同学已正确同学已正确选用器材用器材,并并连接好部分接好部分实验电路路.如如图2 2所示所示,请在在图中完成其余的中完成其余的电路路连接接,要求小灯泡两端的要求小灯泡两端的电压能在能在 0 02.5 V2.5 V范范围连续变化化,且尽可能减少且尽可能减少实验误差差.图2 2A1V1(3)(3)该同学在正确完成同学在正确完成实验后得到如后得到如图3 3所示所示的伏安特性曲的伏安特性曲线,他从他从图线中得到中得到“通通过小灯小灯泡的泡的电流随流随电压的增大而增大的增大而增大”的的规

12、律律.请你你分析分析图线再写出两条再写出两条规律律:图3 3a.a.;b.b.答案答案 (1)A(1)A1 1 V V1 1(2)(2)如下如下图所示所示(3)(3)通通过小灯泡的小灯泡的电流与流与电压的的变化关系是非化关系是非线性性关系关系;小灯泡的小灯泡的电阻随温度的升高阻随温度的升高而增大而增大;小灯小灯泡的泡的功率随功率随电压的增大而增大等的增大而增大等【例例3 3】某某课外学外学习小小组想描想描绘标有有“4 V4 V、2 W2 W”的小灯的小灯 泡的泡的U UI I图象象,除除导线和开关外和开关外还备有以下器材可供有以下器材可供 选择:A.A.电流表流表(量程量程0.6 A,0.6

13、A,内阻内阻约为1)1)B.B.电流表流表(量程量程3.0 A,3.0 A,内阻内阻约为0.2)0.2)C.C.电压表表(量程量程5.0 V,5.0 V,内阻内阻约为5 k)5 k)D.D.电压表表(量程量程15.0 V,15.0 V,内阻内阻约为15 k)15 k)E.E.滑滑动变阻器阻器(最大阻最大阻值为200,200,额定定电流流100 mA)100 mA)F.F.滑滑动变阻器阻器(最大阻最大阻值为10,10,额定定电流流1.0 A)1.0 A)G.G.电源源(电动势为6.0 V,6.0 V,内阻内阻约为1.5)1.5)(1)(1)实验中所用的中所用的电流表流表应选 ;电压表表选 ;滑滑

14、动变阻器阻器应选 .(.(只需填器材前面的字母代号只需填器材前面的字母代号)(2)(2)将将图4 4中的中的实物物连接成接成实验所需的所需的电路路(有两根有两根导线已已经接好接好).).实验开始开始时,滑滑动变阻器的滑片阻器的滑片应该置于最置于最 端端.(.(填填“左左”或或“右右”)图图4 4FAC(3)(3)经过正确的操作正确的操作,测得的数据如下表得的数据如下表:请在在图5 5中描点画出小灯泡的中描点画出小灯泡的U UI I曲曲线.图5 5答案答案 (1)A C F(1)A C F(2)(2)实物物图如下如下图所示所示 左左(3)(3)U UI I图线如下如下图中中b b所示所示【例例4

15、】有一有一规格格为“220 V,100 W220 V,100 W”的灯泡的灯泡,现用一准用一准确的欧姆表确的欧姆表测其其电阻阻,测量的量的结果是果是()()A.A.大于大于484 484 B.B.等于等于484 484 C.C.小于小于484 484 D.D.无法确定无法确定 解析解析 是灯发热状态下是灯发热状态下 的电阻的电阻.用欧姆表测量时用欧姆表测量时,灯丝温度为室温灯丝温度为室温,所以其所以其 阻值比阻值比484 484 小小.C【例例5 5】某某研研究究性性学学习习小小组组为为了了制制作作一一种种传传感感器器，需需要要选选用用一一电电器器元元件件图图7 75 54 4为为该该电电器器

16、元元件件的的伏伏安安特特性性曲曲线线，有有同同学学对对其其提提出出质质疑疑，现现需需进进一一步步验验证证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材器材(代号代号)规格规格电流表电流表(A(A1 1)量程量程0 050 mA50 mA，内阻约为，内阻约为50 50 电流表电流表(A(A2 2)量程量程0 0200 mA200 mA，内阻约为，内阻约为10 10 电压表电压表(V(V1 1)量程量程0 03 V3 V，内阻约为，内阻约为10 k10 k电压表电压表(V(V2 2)量程量程0 015 V15 V，内阻约为，内阻约为25 k25 k滑动变阻器滑动变阻器

17、(R R1 1)阻值范围阻值范围0 015 15，允许最大电流，允许最大电流1 A1 A滑动变阻器滑动变阻器(R R2 2)阻值范围阻值范围0 01 k1 k，允许最大电流，允许最大电流100 100 mAmA直流电源直流电源(E E)输出电压输出电压6 V6 V，内阻不计，内阻不计开关开关(S)(S)导线若干导线若干 (1)(1)为为提提高高实实验验结结果果的的准准确确程程度度，电电流流表表应应选选用用_；电电压压表表应应选选用用_；滑滑动动变变阻阻器器应应选选用用_ (以以上上均均填器材代号填器材代号)(2)(2)为为达达到到上上述述目目的的，请请在在虚虚线线框框内内画画出出正正确确的的实

18、实验验电电路路原原理理图，并标明所用器材的代号图，并标明所用器材的代号 (3)(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电珠的伏安特性曲线有何异同点？说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：相同点：_ _ _；不同点：不同点：_ _._.A2V1R1解析：图中的解析：图中的从所给的伏安特性曲线看出，最大电从所给的伏安特性曲线看出，最大电流为流为0.14 A0.14 A，大于电流表，大于电流表A A1 1的量程，小于电流表的量程，小于电流表A A2 2的量程，所以电流表选择的量程，所以电流表

19、选择A A2 2.图中的最大电压不超过图中的最大电压不超过V V1 1的量程，且的量程，且V V1 1的测量更精确，的测量更精确，R R1 1的最大阻值与所的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且I I1 1 A A0.4 A0.4 A1 A1 A，而，而R R2 2的阻值太大，所的阻值太大，所以选择以选择R R1 1.待测元件的电阻满足待测元件的电阻满足R RA AR Rx xR RV V，所以选择电流表外，所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所以选择滑动变阻器分压式连

20、接以选择滑动变阻器分压式连接答案：答案：(1)A(1)A2 2V V1 1R R1 1(2)(2)电路图如右图所示电路图如右图所示(3)(3)伏安特性曲线都是非线性的伏安特性曲线都是非线性的小电珠的伏安特性曲线表明随小电珠的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻增大，电流和电压的增大电阻增大，而该元件的伏安特性曲线表明随而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻减小电流和电压的增大电阻减小伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和

21、电流的增大而减小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性小的，所以是非线性的而小电珠的灯丝是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻率是随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点【例例6】在描在描绘小灯泡的伏安特性曲小灯泡的伏安特性曲线的的实验中中,由于由于电表表内阻的影响内阻的影响,会会产生系生系统误差使得差使得小小灯灯泡泡的的电阻阻测量不准确量不准确,为了消除了消除这种种误差差,某同学某同学设计了如了如图1414所示的所示的实物物连线图,用用来来测量小量小

22、灯灯泡泡的的电阻和两阻和两端所加端所加电压U U的关系的关系,图中两个中两个电压表完全相同且内阻很大表完全相同且内阻很大,试回答下列回答下列问题.图1414(1)(1)根据根据实物物连线图在虚在虚线框内画出框内画出实验的的电路路图.(2)(2)请补全下列全下列实验步步骤按按图中的中的实物物连接接图连好好电路路,在在闭合开关合开关S S之前之前,滑滑动变阻器的滑阻器的滑动头应调节 .合上开关合上开关S S移移动滑滑动头,调节电阻箱的示数阻箱的示数,使两个使两个电压表表 ,则电阻箱的阻箱的读数即数即为小小灯泡灯泡电阻阻,记下下小小灯泡灯泡的的电阻和阻和电压.最右端最右端示数相同示数相同多次移多次移

23、动滑滑动头,并并调节电阻箱阻箱,但仍保持两个但仍保持两个电压表表 ,记下下电阻箱示数和阻箱示数和电压表的表的读数数.在坐在坐标纸上画出上画出R RU U图线,并分析并分析R R随随U U变化的化的规律律.(3)(3)实验中画出的中画出的R RU U图线如如图所示所示,其中其中正确的是正确的是 ()()示数相同示数相同D解析解析 (1)(1)电路图如下图所示电路图如下图所示.(2)(2)在合上在合上S S之前之前,应使应使V V示数为零示数为零,结合电路图可知结合电路图可知,滑动头应移到滑动变阻器的最右端滑动头应移到滑动变阻器的最右端;在实验中只在实验中只有当有当V V1 1、V V2 2示数相同时示数相同时,电阻箱的读数才等于小电阻箱的读数才等于小灯泡灯泡的电阻的电阻.(3)(3)小小灯泡灯泡的电阻随电压增大而增大的越来越快的电阻随电压增大而增大的越来越快,故故D D正确正确.答案答案 (1)(1)电路路图见解析解析 (2)(2)最右端最右端 示数相同示数相同示数相同示数相同 (3)D(3)D返回返回