第七章 恒定电流 实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲.ppt

A.电压表V1(0~3 V,内阻5.0 kΩ) B.电压表V2(0~6 V,内阻8.0 kΩ) C.电流表A1(0~0.6 A,内阻3.0 Ω) D.电流表A2(0~3 A,内阻0.5 Ω) E.滑动变阻器R1(30 Ω,2 A) F.滑动变阻器R2(100 Ω,0.5 A) G.学生电源(直流9 V)及电键、导线等 图11 * 实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线 要点归纳 【实验目的】 描绘小灯泡的伏安特性曲线. 【实验原理】 用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流, 建立I—U坐标系,描点连成直线或平滑曲线即得到小 灯泡的伏安特性曲线. 为了尽可能多取些数据点并减小实验误差,应选 用电流表外接法,滑动变阻器分压接法电路,因为小灯 泡的电阻值较小. 【实验器材】 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸. 【实验步骤】 1.连接电路 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1所示电路. 图1 2.测出小灯泡在不同电压下的电流 (1)闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到最左端,以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化;同时, 这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝. (2)移动滑动变阻器触头的位置,测出12组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格. 3.画出伏安特性曲线 (1)在坐标纸上以U为横轴、以I为纵轴,建立坐标 系. (2)在坐标纸上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)将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小灯泡的伏安特性曲线. 4.拆除电路,整理仪器 交流与思考:描绘出小灯泡的伏安特性曲线后,曲 线上各点对应的曲线的斜率是否表示小灯泡在该电 压下的电阻值?若是,说明理由;若不是,如何表示该 电压下的电阻值? 由于电阻的定义式为R= ,而不是R= , 只有U与I为线性关系时 才等于 ,在U与I为非 线性关系时 ≠ ,所以各点对应的曲线斜率并 不表示该电压下的电阻值.该电压下的电阻值应等于 该点对应的电压与电流的比值. 提示: 【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. 2.在坐标纸上描点、作图带来误差. 交流与思考:观察小灯泡的伏安特性曲线,分析特点,并说明理由. 提示:由于小灯泡在电压较低时没有发光,灯丝温度较低,其电阻变化不明显,所以在伏安特性曲线的开始一段接近直线.但随着电压的不断增大,灯泡开始发光,温度变化很大,因此对应电阻值也变化很大,伏安特性曲线为曲线. 【注意事项】 1.电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法:因为小灯泡的电阻较小,与0~0.6 A电流表串联时,电流表的分压影响不能忽略. (2)滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化. 2.闭合电键S前,滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置,可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化.同时,也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝. 3.I—U图线在U=1.0 V左右将发生明显弯曲,故 在U=1.0 V左右测绘点要密,否则将出现很大误差. 4.电流表选择0.6 A量程,电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定,即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小灯泡,选用电压表的15 V量程,若使用“2.5 V, 0.6 A”的小灯泡,则选用电压表的3 V量程. 5.保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加,到 额定值,读出I后立即断开开关. 6.误差较大的点要舍去,I—U应是平滑曲线而非 折线. 典例剖析 【例1】 某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,实验室提供了下表中的器材. 开关S,导线若干 滑动变阻器(最大阻值约 10 Ω) 电压表V2(量程6 V,内阻约6 kΩ) 电压表V1(量程3 V,内阻约 3 kΩ) 电流表A2(量程500 mA,内阻约0.2 Ω) 电流表A1(量程300 mA,内阻约0.5 Ω) 直流电源E(电动势3 V,内阻不计) 小灯泡L(额定电压2.5 V,额定电流250 mA) (1)为了使实验误差尽可能小,应选用的电流表是 ,电压表是 . (2)若该同学已正确选用器材,并连接好部分实验 电路.如图2所示,请在图中完成其余的电路连接, 要求小灯泡两端的电压能在 0~2.5 V范围连续变 化,且尽可能减少实验误差. 图2 (3)该同学在正确完成实验后得到如图3所示的伏安特性曲线,他从图线中得到“通过小灯泡的电流随电压的增大而增大”的规律.请