电学实验1.描绘小灯泡的伏安特性曲线（教师版） 2024届高考物理一轮复习讲义.pdf

电学实验1.描绘小灯泡的伏安特性曲线

一.实验目的

1.描绘小灯泡伏安特性曲线

2.分析小灯泡的伏安特性曲线的变化

二.实验原理

在实际电路中，小灯泡的电阻随温度升高而增大，I-U图像不是直线，用伏安法分别测

出灯泡两端的电压及通过的电流，便可以绘制出I-U图像。曲线上，任意一点的电压与电流

之比为小灯泡电阻，此时电压与电流乘积表示小灯泡功率。

三.实验器材

小灯泡、学生电源、滑动变阻器、

电压表、电流表、开关、导线等。

.电路设计

1.电路选择

a.电流表采用外接法

因为小灯泡的电阻一般比较小，为了减小误差，通常使用外接法；而且我们是为了描绘

伏安特性曲线，不是为了具体测电阻，所以即使已知电表内阻，也无法内接。

b.滑动变阻器采用分压式接法

由于需要保证伏安特性曲线的完整性，需要从原点开始描绘，数据从0开始测量，故采

用滑动变阻器的分压式接法。

初始时，滑片置于最左端（保护电路）。

2.器材选择

a.滑动变阻器选择

由于分压式接法，滑动变阻器选择，无阻值要求；但是通常选取较小的滑动变阻器（10-

20Ω），因为调节方便。

b.电表选择

通常在题目中，会给出小灯泡的至少一个额定值，依据额定值选表。

测量范围：0≤范围≤额定值

电表选择依据

①.电表量程大于灯泡额定值的情况下，越小越好。由于电表构原理限制，通常指针

在表盘中间附近时，误差较小，故：

②.电表量程大于额定值2倍，一般不适用。

①若测一组数据：使指针指在中

③.若电表量程小于额定值，需要改装。间附近1~2。

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（通常已知电表内阻、给定值电阻）②若测多组数据：尽量使指针铺

五.实验步骤满量程。（至少一多半）

1.按图连接电路，滑片置于最左端。

2.闭合开关，从左向右调节滑动变阻器，记录多组U、I数据。

3.断开开关，拆开电路。

4.以U为横坐标，I为纵坐标建立坐标系。

5.根据测得数据，描点画图。

六.误差分析

1.由于电流表外接，电压表的分流作用造成误差。

2.测量时的读数误差。

3.描点作图不规范造成误差。

七.伏安特性曲线的应用

1.功率及电阻的直接计算

涉及功率及电阻的直接计算时，需要从图像中提取数据；所谓额定值，并非普值。

2.接入电路中的计算

将用电器接入电路时，两端电压与电流的关系，要受到伏安特性曲线和闭合电路欧姆定

律的双重限制。

从数学角度：器件两端电压与通过电流，为两方程组成的方程组的解。

从图线角度：为两图线交点的坐标。

故在求解非线性元件的阻值、功率时，可通过作图解决。（在伏安特性曲线中画闭合电路

欧姆定律的图像，找交点）

经典例题

典例1

小鲁同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，现有E=6V的电源、

R=10Ω的滑动变阻器、开关、导线，可供选择的仪器还有：

A．电压表（量程，内阻等于）

V10~3V3kΩ

B．电压表（量程，内阻等于）

V20~15V15kΩ

C．电流表（量程，内阻等于）

A10~200mA10Ω

D．电流表（量