1、第4讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线,第二章 恒定电流,1.会正确选择实验器材和实验电路. 2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法,目标定位,栏目索引,描绘小灯泡的伏安特性曲线,对点检测 自查自纠,实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线,一、实验原理 1.实验方法原理 由于灯丝的电阻率随温度的升高而 ，因此灯丝的电阻随温度的升高而 .由R 得，在IU坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的 ，故画出的小灯泡的IU
2、图线为曲线.,增大,增大,倒数,答案,2.实验电路选择原理 (1)电流表的内接法和外接法的比较,大于,小于,大,小,答案,两种电路的选择：,外,内,外,内,答案,(2)滑动变阻器的两种接法比较,0,答案,二、实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、 、电压表、 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.,滑动变阻器,电流
3、表,答案,三、实验过程 1.实验步骤 (1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表 的量程，在方框中画出实验的电路图，并按图所示的 电路图连接好实物图. (2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I.,答案,(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.,(4)断开开关，整理好器材.,2.数据处理 (1)在坐标纸上以 为横轴、 为纵轴建立直角坐标系. (2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点.(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) (3)将描出
4、的点用平滑的 连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线. 3.实验结果与数据分析 (1)结果：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是曲线. (2)分析：曲线的斜率变小，即电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而 .,U,I,曲线,增大,答案,4.误差分析 (1)系统误差：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. (2)测量误差：测量时读数带来误差. (3)作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差.,5.注意事项 (1)本实验要作IU图线，要求测出多组包括零在内的电压
5、值、电流值，因此滑动变阻器应采用 接法. (2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 接法. (3)画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，以所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用 连接，对个别偏离较远的点应舍去.,分压式,外,平滑的曲线,答案,例 图1为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3 V.,
6、图1,(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图.,解析 描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡电阻较小，约为几欧姆到十几欧姆，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法.,答案 见解析图,答案,(2)完成下列实验步骤： 闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器_端；(选填“左”或“右”) 闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压； 记录如下一组U和I的数据，断开开关.根据实验数据在图2中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.,图2,解析答案,解析 为保护电路安全，开关闭合之前，图乙中
7、滑动变阻器的滑片应该置于左端. 根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线,答案 左,见解析图,(3)数据分析： 从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_.,解析 从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大.,先不变，后逐渐增大,图线表明导体的电阻随温度升高而_.,解析 图线表明导体的电阻随温度升高而增大.,增大,解析答案,小灯泡正常工作时的电阻约为_.(保留小数点后一位有效数字),解析 根据IU图线得当灯电两端电压U3 V时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R
8、 14.6 .,14.6,返回,解析答案,对点检测 自查自纠,1,2,1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下： 小灯泡L(“3.8 V 0.3 A”) 电压表V(量程05 V，内阻5 k) 电流表A1(量程0100 mA，内阻4 ) 电流表A2(量程0500 mA，内阻0.4 ) 滑动变阻器R1(最大阻值10 ，额定电流1.0 A) 滑动变阻器R2(最大阻值500 ，额定电流0.5 A) 直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为0.5 ),1,2,(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_.,解析 本题变压器采
9、用分压式接法，通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选R1.电流表A1的量程太小，故电流表应选A2.,R1,A2,解析答案,1,2,(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号.,解析 电路图如图所示，由于电压要从0开始调节，滑动变阻器用分压式接法；因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法.,答案 电路图见解析图,解析答案,1,2,2.一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线.现有下列器材供选择： A.电压表(05 V，内阻10 k) B.电压表(015 V，内阻20 k) C.电流表(03 A，内阻1 )
10、 D.电流表(00.6 A，内阻0.4 ) E.滑动变阻器(10 ，2 A) F.滑动变阻器(500 ，1 A) G.电源(直流6 V)、开关、导线若干,图3,1,2,(1)实验时，选用图3中_电路图来完成实验，请说明理由：_. (2)实验中所用电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(用字母序号表示) (3)把图4所示的实验器材用实线连接成实物电路图.,图4,图3,解析答案,返回,1,2,解析 因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据.因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选量程为05 V的A而舍弃量程为015 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去.小灯泡内阻为电流表内阻的 20倍，电压表内阻是小灯泡内阻的 1 250倍，故电流表采用外接法.,解析答案,1,2,答案 (1)甲 描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)如图所示,返回,本课结束,