实验:测绘小灯泡的伏安特性曲线【学习目标】 1.理解伏安法测电阻,电流表的连接有两种方法:内接法与外接法的选择与连接 2.理解滑动变阻器的两种连接方式:限流式和分压式的选择与连接 3.测绘小灯泡的伏安特性曲线以及分析曲线的变化规律 【学习重点】 1.理解滑动变阻器的分压式接法和电流表的外接法 2.小灯泡的伏安特性曲线变化规律的分析 【学习难点】 1.理解滑动变阻器的分压式接法和电流表的外接法 2.伏安特性曲线不为直线的原因 【自主学习导航】 1.实验原理 测出流过小灯泡的电流,用测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I) 值,在I-U 坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来. 2.实验器材 学生电源(4 0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、 导线若干、铅笔、坐标纸. 3.在虚线框中画出测小灯泡伏安特性曲线的电路图. 一、电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表的分压 电压表的分流 测量值和 真实值的 比较 =Rx+RA测量值 真实值 Ix+IV测量值 真实值 适用于 测量 RxRA RVRx RVRx RxRA 二、滑动变阻器的两种接法比较限流式 电路组成变阻器接入电 路的特点 采用“一上 一下”的接法 采用“两下一 上”的接法 调压范围 ERx R+Rx (不计电源内阻)适用情况 负载电阻的阻值Rx 与滑动变 稍大,且电压、电流变化不要求从零调起 (1)要求负载上电压或电流变 化范围较大,且从 开始连 续可调 (2)负载电阻的阻值Rx 滑动变阻器的总电阻R 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,按图所示的电路图连接好 实物图.(注意开关应断开,滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零) (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. (3)用同样的方法测量并记录几组U 和I,填入下表. 次数 电压U/V电流I/A (4)断开开关,整理好器材. 2.数据处理(1)在坐标纸上以U 为横轴、I 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) 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:描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线,而是向横轴弯曲的曲线. (2)分析:灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲,即斜率变小,电阻变 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. 5.注意事项 (1)因I-U 图线是曲线,本实验要测出多组包括零在内的电压值、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I-U 图线时纵轴、横轴的标度要适中,使所描绘图线占据整个坐标纸为宜,不要画 成折线,应该用平滑的曲线连接,对个别偏离较远的点应舍去. 线.现有下列器材供选择:A.电压表(0~5 V,内阻10 B.电压表(0~15V,内阻20 C.电流表(0~3A,内阻1 D.电流表(0~0.6A,内阻0.4 G.学生电源(直流6V)、开关、导线若干 (2)实验中所用电压表应选用________,电流表应选用______,滑动变阻器应选用______.(用序号字母表示). (3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图. 例2.某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数 0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 0.0200.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 (1)在图中画出I—U (2)从图象上可以看出,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是____.(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________. 【课堂达标检测】 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 电压表V,量程0~5V,内阻5 电流表A1,量程0~100mA,内阻4 电流表A2,量程0~500mA,内阻0.4 直流电源E,电动势约为6V,内阻约为0.5 (1)在上述器材中,滑动变阻器应选____________;电流表应选__________________.(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. (3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在I-U 坐标系中,描绘出如图6 【课后巩固练习】1.要测绘一个标有“3 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐 增加到3 V,并便于操作.已选用的器材有: 电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 电流表(量程为0~250mA,内阻约5 电压表(量程为0~3V,内阻约3 电键一个、导线若干.