实验：测定小灯泡的伏安特性曲线正式文档.ppt

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1、 电学元件的伏安特性是指该元件两端电压与通过电学元件的伏安特性是指该元件两端电压与通过它的电流之间的关系特性。它的电流之间的关系特性。在一定温度下，在待测电阻在一定温度下，在待测电阻 两端加上直流电两端加上直流电压，即会有直流电流通过。用电压表和电流表测量出压，即会有直流电流通过。用电压表和电流表测量出电压电压 和电流和电流 的数值则可由欧姆定律计算出其电的数值则可由欧姆定律计算出其电阻值阻值【实验原理】这种测量电阻的方法称为这种测量电阻的方法称为伏安法伏安法。用伏安法测电阻，。用伏安法测电阻，通常要测通常要测多组多组数据数据.一、电阻的测量一、电阻的测量 用电压表测出电阻两端的电压U，用电流

2、表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R，伏安法 伏安法测电阻的两种电路 电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”AVRAVR 因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差一、电阻的测量一、电阻的测量 伏安法测电阻的误差分析 电流表外接法 电压表示数电流表示数测量值偏小，适于测量小阻值电阻.说明：说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小所以该电路适合测量小电阻，即一、电阻的测量一、电阻的测量 电阻的测量电阻的测量 外接法 内接法 误差来源 测量结果 测量条件 伏特表的分流 电流表的分压

3、R真R测 R真R测 RRA RRV 伏安法测电阻伏安法测电阻电路选择 若已知待测电阻的大约值，电流表的内阻和电压表的内阻，则当时，选用电流表内接法时，选用电流表外接法当一、电阻的测量一、电阻的测量 用外接法即用内接法二、限流和分压电路的选取二、限流和分压电路的选取 1.限流式 EsRABPRx图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围 限流式电路的特点:1.电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单.2.电能损耗较小.2.分压式 图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围分压式电路的特点:1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大.但电路结构较为复杂.2.电

4、能损耗较大.EsPRxRAB二、限流和分压电路的选取二、限流和分压电路的选取 限流式 分压式 可调范围变阻器电能损耗二、限流和分压电路的选取二、限流和分压电路的选取 较大阻值较小阻值较小较大R10Rx，应选择限流式电路R10Rx，应选择分压式电路若实验要求电压从零开始变化，应选择分压式电路如无此要求，即1用电流表和电压表测量多组小灯泡的电流、电压用电流表和电压表测量多组小灯泡的电流、电压(I，U)值（值（由零开始由零开始），），在在IU坐标系中描出各数据坐标系中描出各数据点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来2电路图电路图实验原理实验原理实验电路实验电路 滑动

5、变阻器采用滑动变阻器采用“分压接分压接法法”.可使小灯泡两端的电压从可使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。零开始连续变化。安培表采用安培表采用“外接法外接法”.可可使测出的小灯泡的电压、电流使测出的小灯泡的电压、电流更准确。更准确。实验器材实验器材 小灯泡、电流表、电小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、压表、滑动变阻器、电源、电键、导线电键、导线 (1)(1)按按照照如如图图所所示示的的电电路路图图连连接接成成实实验验电电路路（安安培培表表外外接接，变变阻阻器器用用分分压压式式，开开关关处处于于断断开开状状态态，变变阻阻器器触触头头位位于于电电压压表表读读数数为为零处）。零处）。(2)(

6、2)闭闭合合开开关关S S，移移动动滑滑动变阻器触头位置，动变阻器触头位置，测出测出1212组组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填入入表格。表格。U U0 00.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 1.21.2 1.61.6 2.02.0 2.42.4 2.82.8 3.23.2 3.63.6 3.83.8 I I实验步骤实验步骤 (3)(3)在在坐坐标标纸纸上上以以U U为为横横轴轴，以以I I为为纵纵轴轴建建立立坐坐标标系系。在在坐坐标标系系上上描描出出各各组组数数据据所所对对应应的的点点，将将描描出出的的点点用

7、用平平滑滑的的曲曲线连结起来。就得小灯泡的伏安特性曲线。线连结起来。就得小灯泡的伏安特性曲线。I/AU/V0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25.(4)(4)拆除电路，整理仪器。拆除电路，整理仪器。实验步骤实验步骤*为使小灯泡上的电压能零开始连续变化，滑动变为使小灯泡上的电压能零开始连续变化，滑动变阻器应采用阻器应采用 连接。连接。*小灯泡的电阻很小。当它与电流表串联时，电流表小灯泡的电阻很小。当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确测出小灯泡的伏安特的分压

8、影响很大，故为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，故电流表应采用性曲线，故电流表应采用 接法。接法。外外分压式分压式*本实验中，开关本实验中，开关S S闭合前应把滑动变阻器的滑动触头闭合前应把滑动变阻器的滑动触头置于置于 的位置。的位置。电压表读数为零电压表读数为零*小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，故小小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为斜率灯泡的伏安特性曲线应为斜率 曲线。曲线。渐小渐小*画画U UI I曲线时不要画成折线，而应当画成平滑的曲曲线时不要画成折线，而应当画成平滑的曲线，对误差较大的点应当舍弃为。线，对误差较大的点应当舍弃为。注意事项注意事项 例

9、例1 1、某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U U和和I I的数据的数据编编号号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205发发光情况光情况 不亮不亮 微亮微亮 逐逐渐变渐变亮亮 正常正常发发光光（1 1）在下图中画出）在下图中画出I IU U图线图线.（2 2）从图线上可以看出，当小灯泡的）从图线上可以看出，当小灯泡的电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是况是

10、 。（3 3）这表明导体的电阻随着温度的升）这表明导体的电阻随着温度的升高而高而 。例例1 1、某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U U和和I I的数据的数据编编号号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205发发光情况光情况 不亮不亮 微亮微亮 逐逐渐变渐变亮亮 正常正常发发光光（1 1）在下图中画出）在下图中画出I IU U图线图线.（2 2）从图线上可以看出，当小灯泡的）从图线上可以看出，

11、当小灯泡的电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是况是 。（3 3）这表明导体的电阻随着温度的升）这表明导体的电阻随着温度的升高而高而 。逐渐增大逐渐增大 增大增大 例例2、请按电路图连接好实物图。请按电路图连接好实物图。例例3 3、某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实验中所测得的数据，分别绘制了验中所测得的数据，分别绘制了I-UI-U图线，如图所示，下列图线，如图所示，下列说法正确的是说法正确的是A A图（图（1 1）的元件可以作为标准电阻使用）的元件可以作为标准电阻使用B B图（图（2 2）的阻值随电压升高而增

12、大）的阻值随电压升高而增大C C图（图（3 3）的阻值随电压升高而增大）的阻值随电压升高而增大D D只有图（只有图（2 2）才是可能的）才是可能的 例例4 4、一个标有一个标有“4 V4 V，3 W3 W”的小灯泡，当小灯泡的小灯泡，当小灯泡两端的电压两端的电压U U由零逐渐增大到由零逐渐增大到4 V4 V的过程中，电压的过程中，电压U U和和电流电流I I的关系可用图像表示，在下列图中四个图像中，的关系可用图像表示，在下列图中四个图像中，肯定不符合实际的是肯定不符合实际的是描绘小灯泡的伏安特性曲线习题课例例1 1、如图所示电流表和电压表如图所示电流表和电压表的读数分别为的读数分别为10V10

13、V和和0.1A,0.1A,电压表内电压表内阻为阻为500500,那么待测电阻那么待测电阻R R的测量的测量值比真实值值比真实值 ,测量值为测量值为 ,真实值为真实值为 .小小100100125125AVRcd 例例2.用用内内阻阻为为3000的的电电压压表表和和内内阻阻为为10的的电电流流表表测测电电阻阻，在在图图甲甲、乙乙两两种种情情况况下下，电电压压表表的的示示数数都都是是60V，电流表的示数都是，电流表的示数都是0.2A，则，则R1的测量值为的测量值为 ，真实值是，真实值是 ，R2的测量值为的测量值为 ，真实值是，真实值是 。300 290300333 练练习习.用用伏伏安安法法测测电电

14、阻阻，采采用用电电流流表表内内接接法法和和外外接接法法，测测得得某某电电阻阻Rx的的阻阻值值分分别别为为 R1 和和R2，则则所所测测的测量值和真实值的测量值和真实值Rx之间的关系是之间的关系是 （）（A）R1 RxR2（B）R1 RxR2（C）R1R2Rx （D）R1R2RxB返回返回甲VAR1乙R2VA练习练习2.已知电流表的内阻约为已知电流表的内阻约为0.1，电压，电压表内阻约为表内阻约为10K，若待测电阻约为，若待测电阻约为5，用伏安法测其电阻应采用电流表用伏安法测其电阻应采用电流表_接接法较好。若待测电阻约为法较好。若待测电阻约为500，用伏安，用伏安法测其电阻应采用电流表法测其电阻

15、应采用电流表_接法较好。接法较好。外外 内内 VARXabP例例3.指指针P分分别接触接触a和和b,发现电压表表示数无明示数无明显变化化,电流表示数有明流表示数有明显变化化,则P应接接.b例例4 4、一个未知电阻一个未知电阻,无法估计其电阻无法估计其电阻值值,某同学用伏安法测量此电阻某同学用伏安法测量此电阻,用如图用如图(a)(b)(a)(b)两种电路各测一次两种电路各测一次,用用(a)(a)图所测图所测数据为数据为3.0V3.0V、3.0mA,3.0mA,用用(b)(b)图测得的数据图测得的数据是是2.9V2.9V、4.0mA,4.0mA,由此可知由此可知,用用 图测图测得得R Rx x的误

16、差较小的误差较小,测量值测量值R Rx x=.（a a）10001000AVAVRxRx(a)(b)BVAVA选中一回路选中一回路接线要上柱接线要上柱量程很重要量程很重要正负要看好正负要看好例例5：为了：为了测绘小灯泡的伏安特性曲线，下列实物连测绘小灯泡的伏安特性曲线，下列实物连线正确的是线正确的是（）A B C D三三足足鼎鼎立立【例例6 6】某课外学某课外学习小习小组想描绘标有组想描绘标有“4 V4 V、2 W2 W”的小灯的小灯 泡的泡的UI图象图象,除导线和开关外还备有以下器材可供除导线和开关外还备有以下器材可供 选择选择:A.A.电流表电流表(量程量程0.6 A,0.6 A,内阻约为

17、内阻约为1)1)B.B.电流表电流表(量程量程3.0 A,3.0 A,内阻约为内阻约为0.2)0.2)C.C.电压表电压表(量程量程5.0 V,5.0 V,内阻约为内阻约为5 k)5 k)D.D.电压表电压表(量程量程15.0 V,15.0 V,内阻约为内阻约为15 k)15 k)E.E.滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值为最大阻值为200,200,额定电流额定电流100 mA)100 mA)F.F.滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值为最大阻值为10,10,额定电流额定电流1.0 A)1.0 A)G.G.电源电源(电动势为电动势为6.0 V,6.0 V,内阻约为内阻约为1.5)1.5)(1)(1)实验

18、中所用的电流表应选实验中所用的电流表应选 ;电压表选电压表选 ;滑动变阻器应选滑动变阻器应选 .(.(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)将图将图4 4中的实物连接成实验所需的电路中的实物连接成实验所需的电路(有两根有两根导线已经接好导线已经接好).).实验开始时实验开始时,滑动变阻器的滑片应滑动变阻器的滑片应该置于最该置于最 端端.(.(填填“左左”或或“右右”)图图4 4答案答案 (1)A C F(1)A C F(2)(2)实物图如下图所示实物图如下图所示 左左例例7 7.用下列器材组成描绘电阻用下列器材组成描绘电阻R0 0伏安特性曲线的电伏安特性曲线的电路路,请

19、设计实验请设计实验电路电路.微安表微安表 A(A(量程量程200 A,200 A,内阻约内阻约200);200);电压表电压表V(V(量程量程3 V,3 V,内阻约内阻约10 k)10 k)电阻电阻R0 0(阻值约阻值约20 k);20 k);滑动变阻器滑动变阻器R(最大阻值最大阻值50,50,额定电流额定电流1 A);1 A);电池组电池组E(电动势电动势3 V,3 V,内阻不计内阻不计););开关开关S S及导线若干及导线若干.解析解析 由于由于可以可以看出看出R0 RA,故用故用电流表内接法流表内接法例例8 8.现要测定一额定电压现要测定一额定电压4 V4 V、额定功率、额定功率1.6

20、W1.6 W的小灯的小灯泡泡(图图1010中用中用 表示表示)的伏安特性曲线的伏安特性曲线.要求所测要求所测 电压范围电压范围0.1 V0.1 V4 V.4 V.图图1010现有器材现有器材:直流电源直流电源E(电动势电动势4.5 V,4.5 V,内阻不计内阻不计););电电压表压表V(V(量程量程4.5 V,4.5 V,内阻约为内阻约为4 410104 4););电流表电流表A A1 1(量程量程250 mA,250 mA,内阻约为内阻约为2);2);电流表电流表A A2 2(量程量程500 mA,500 mA,内阻约为内阻约为1),1),滑动变阻器滑动变阻器R(最大阻值约为最大阻值约为30

21、),30),电键电键S,S,导线若干导线若干.如果既要满足测量要求如果既要满足测量要求,又要测量误差较小又要测量误差较小,应该选应该选用的电流表是用的电流表是 ,上面两个电路应该选用的上面两个电路应该选用的是是 .解析解析 本本题考考查描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电路、路、实验器材的器材的选取取,通通过计算才能算才能选出出,考考查学学生的生的实验设计能力能力,误差分析能力差分析能力.由由P=UI得得Im=A=0.4 A=400 mA,所以所以电流表流表选A2.根据根据电流表、流表、电压表内阻及小灯泡表内阻及小灯泡电阻之阻之间的关的关系系,由于由于RV R灯灯,电压表分流引起的表分流引起的误差差远小于小于电流流表分表分压引起的引起的误差差,选用用电流表外接法流表外接法,故故选甲甲电路路.答案答案 A A2 2 甲甲选中一回路选中一回路接线要上柱接线要上柱量程很重要量程很重要正负要看好正负要看好请补全剩下的连线请补全剩下的连线提示提示返回返回