高中物理人教版选修3-1小灯泡伏安特性曲线课件
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应移到小电珠分得电压为零的位置
第二章
恒定电流
3．电流表选择 0.6 A量程，电压表量程选择视 小电珠的额定电压而定，若使用“2.5 V,0.6 A” 的小电珠，则选用电压表的3 V量程． 4．保持小电珠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． 5．误差较大的点要舍去，U－I图线应是平滑
小灯泡的额定功率
和额定电压，可得
其额定电流
I=P/U≈0.26 A，故
滑阻应选R1．
R1 (1)滑动变阻器应选用 ______________ ．
第二章
恒定电流
(2)①开始实验前他的实物 接线如下图甲所示，请指 出该学生实物接线中的错 误有哪些？ 电压表采取 串联接入 滑动变阻器采 取限流接法 电流表选择 量程太大
1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中. 电表 所选量程 0～15 V 0～3 V 0～3 A 0～0.6 A 测量值 11.0 V 2.20 V
0.80 A
0.16 A
1
2
3
第二章
恒定电流
三、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U－I坐标系， 描出的点用平滑的曲线连接起来即 得到小灯泡的伏安特性曲线． 小灯泡的电阻会随着
E E ~ Rx R Rx
P
E
Ｓ
A
R
B
待测电阻Rx的电压可调范围 Rx E~E Rx R 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.
闭合S前触头应置＿＿＿端 Ｂ 但电路结构较为简单. 2.电能损耗较小.
第二章
恒定电流
2.分压式 图中变阻器起分压作用
Rx P
A
待测电阻Rx的电流可调范围
曲线而非折线．且横纵坐标标度适中
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验器材如下：
小灯泡L(“3.8 V
0.3 A”)
电压表V(量程0～5 V，内阻约5 kΩ)
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约4 Ω)
电流表A2(量程0～500 mA，内阻约0.4 Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A)
0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
解析 根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线如图乙所示.
(3)数据分析： ①从图线上可以得知，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 ___________________. ②图线表明导体的电阻随温 增大 度的升高而_____.
电压的升高(灯丝温度
随之升高)而增大
第二章
恒定电流
三、实验器材：
电压表 电流表
小灯泡 滑动变阻器
导线
电源
开关
坐标纸
第二章
恒定电流
1．连接电路
将小电珠、电流表、电压表、滑动变
阻器、电源、开关用导线连接成如图
所示电路 2．测出小电珠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 电珠电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠 两端电压过大而烧坏灯丝．
电流表的分压作用
电压表的分流作用
2.电流表内、外接的选择方法 (1) 直接比较法：当 Rx≫RA 时，采用内接法，当 Rx≪RV 时，采用外接法， 即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”. (2)公式计算法
RV Rx 当 R <R 即当 Rx＞ RARV时，用电流表内接法， x A RV Rx 当 R >R 即当 Rx＜ RARV时，用电流表外接法， x A 当 Rx＝ RARV时，两种接法效果相同.
滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω，额定电流0.5 A)
直流电源E(电动势约为6 V，内阻不计)
开关S，导线若干 R1 ；电流表应选_____. A2 (1)在上述器材中，滑动变阻器应选____
1 2 3
(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.
答案 电路图见解析图
1 2 3
解析 电路图如图所示，因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法.
第二章
恒定电流
第二章 恒定电流
实验：描绘小灯泡伏安特性曲线
一、电流表的内接法和外接法的比较 内接法 电路 外接法
电压表示数UV＝UR＋UA＞UR
误差 电流表示数I ＝I A R
电压表示数UV＝UR
电流表示数IA＝IR＋IV＞IR
U R测＝ V＜UR ＝R真 IA IR
分析
误差 来源
R测＝ UV＞UR ＝R真 IA IR
第二章
恒定电流
四种常用电路图 限流外接
分压外接
限流内接
分压内接
三、电表的读数方法 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最 大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数 确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可. (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表，精确度是0.1 V和0.1 A，读到小数 点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，读到小数点后面一位，即 读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小 数点后面两位，即读到最小刻度的一半0.01 A.
该置于最左端. ②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，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；
③记录如下 8组 U和 I 的数据，断开开关 .根据实验数据在图丙方格纸上 作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. 编号 U/V I/A 小灯泡 发光情况 1 0.20 2 0.60 3 1.00 4 1.40 5 1.80 6 2.20 7 2.60 8 3.00
E 滑动变阻器应选用_________ ．
第二章
恒定电流
当U=2.8V时， I=0.28A
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由
图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω. 10
第二章
恒定电流
额定电压为 2.8 V，功 率约为 0.8 W 的小灯泡， 额定电流为0.28A，串 联电阻为（6-2.8） /0.28=11.4Ω
E 0~ Rx
待测电阻Rx的电压可调范围 0~ E 分压式电路的特点:
R
B
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.电能损耗较大.
E
Ｓ
Ｂ 闭合S前触头应置＿＿＿端
第二章
恒定电流
通常以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连 接方式： １、当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化 范围较大（滑小必分压） 2、若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过负载 或电表的额定值时（烧表必分压） 3、要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化（零起必分压）
C．电流表(0～3 A，内阻 0.1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻 0.5 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A) G．蓄电池(电动势 6 V，内阻不计)
第二章
恒定电流
(1)画出实验电路图， A 电压表应选用_________ ， 电流表应选用_________ ， D
导线接在变阻器 的滑动触头上
第二章
恒定电流
②请就此在下图乙中进行正确的连接．
第二章
恒定电流
有一个额定电压为 2.8 V，功率约为 0.8
W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯
泡的 I－U 图线如图所示，有下列器材： A．电压表(0～3 V，内阻 6 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻 30 kΩ)
第二章
恒定电流
(2)移动滑动变阻器触头位置，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.
U/ V I/A
U/ V I/A
0 0
1.6
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
第二章
恒定电流
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．
(3)若将此灯泡与电动势 6 V、内阻不计的电源相连，要 11.4 使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω 的电阻．
(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
得到小电珠的伏安特性曲线．
4．拆除电路，整理仪器
第二章
ห้องสมุดไป่ตู้
恒定电流
1．电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法 (2)滑动变阻器应采用分压式连接
2．闭合开关S前，滑动变阻器触头
③小灯泡正常工作时的电阻
14.6 Ω 保留到小数点后一位) 约为_______.(
第二章
恒定电流
例1、某学生做“描绘小灯泡的伏安特 性曲线”的实验，小灯泡标有 “3.8 V， 1 W”的字样，电池组电动势为4.5 V （内阻不计），滑动变阻器有两种规格： R1标有“10 Ω，2 A”，R2标有“100 Ω， 20 mA”．测量时要求小灯泡两端的电 压从零开始，并测多组数据． 解析：（1）根据
举例：如图2为电流表和电压表的刻度盘.
图2
甲图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为 0.02 A，表针
示数为 0.44 A； 当使用3 A量程时， 每一小格为 0.1 A， 表针示数为 2.20 A.
乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为 0.1 V，表针示数为 1.70 V；
使用15 V量程时，每小格为 0.5 V，表针示数为 8.5 V.
(3)试触法：
如图1，把电压表的可动接线端分别试接 b、c两点，观察两电表的示数
变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，
应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对
电路影响大，所以应选外接法.
图1
第二章
恒定电流
1.限流式 图中变阻器起限流作用
Rx
待测电阻Rx的电流可调范围
1
2
3
二、实验数据处理
例2
图5甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知
小灯泡的额定电压为3 V.
图5 (1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.
答案 见解析图
解析
答案
解析 与实物电路相对应的电路图如图甲所示.
(2)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最 左 选填“左”或“右”)端； ____( 解析 为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应
第二章
恒定电流
3．电流表选择 0.6 A量程，电压表量程选择视 小电珠的额定电压而定，若使用“2.5 V,0.6 A” 的小电珠，则选用电压表的3 V量程． 4．保持小电珠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． 5．误差较大的点要舍去，U－I图线应是平滑
小灯泡的额定功率
和额定电压，可得
其额定电流
I=P/U≈0.26 A，故
滑阻应选R1．
R1 (1)滑动变阻器应选用 ______________ ．
第二章
恒定电流
(2)①开始实验前他的实物 接线如下图甲所示，请指 出该学生实物接线中的错 误有哪些？ 电压表采取 串联接入 滑动变阻器采 取限流接法 电流表选择 量程太大
1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中. 电表 所选量程 0～15 V 0～3 V 0～3 A 0～0.6 A 测量值 11.0 V 2.20 V
0.80 A
0.16 A
1
2
3
第二章
恒定电流
三、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U－I坐标系， 描出的点用平滑的曲线连接起来即 得到小灯泡的伏安特性曲线． 小灯泡的电阻会随着
E E ~ Rx R Rx
P
E
Ｓ
A
R
B
待测电阻Rx的电压可调范围 Rx E~E Rx R 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.
闭合S前触头应置＿＿＿端 Ｂ 但电路结构较为简单. 2.电能损耗较小.
第二章
恒定电流
2.分压式 图中变阻器起分压作用
Rx P
A
待测电阻Rx的电流可调范围
曲线而非折线．且横纵坐标标度适中
2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验器材如下：
小灯泡L(“3.8 V
0.3 A”)
电压表V(量程0～5 V，内阻约5 kΩ)
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约4 Ω)
电流表A2(量程0～500 mA，内阻约0.4 Ω)
滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A)
0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光
解析 根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线如图乙所示.
(3)数据分析： ①从图线上可以得知，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 ___________________. ②图线表明导体的电阻随温 增大 度的升高而_____.
电压的升高(灯丝温度
随之升高)而增大
第二章
恒定电流
三、实验器材：
电压表 电流表
小灯泡 滑动变阻器
导线
电源
开关
坐标纸
第二章
恒定电流
1．连接电路
将小电珠、电流表、电压表、滑动变
阻器、电源、开关用导线连接成如图
所示电路 2．测出小电珠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 电珠电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠 两端电压过大而烧坏灯丝．
电流表的分压作用
电压表的分流作用
2.电流表内、外接的选择方法 (1) 直接比较法：当 Rx≫RA 时，采用内接法，当 Rx≪RV 时，采用外接法， 即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”. (2)公式计算法
RV Rx 当 R <R 即当 Rx＞ RARV时，用电流表内接法， x A RV Rx 当 R >R 即当 Rx＜ RARV时，用电流表外接法， x A 当 Rx＝ RARV时，两种接法效果相同.
滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω，额定电流0.5 A)
直流电源E(电动势约为6 V，内阻不计)
开关S，导线若干 R1 ；电流表应选_____. A2 (1)在上述器材中，滑动变阻器应选____
1 2 3
(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.
答案 电路图见解析图
1 2 3
解析 电路图如图所示，因为灯泡的电阻比较小，电流表用外接法.
第二章
恒定电流
第二章 恒定电流
实验：描绘小灯泡伏安特性曲线
一、电流表的内接法和外接法的比较 内接法 电路 外接法
电压表示数UV＝UR＋UA＞UR
误差 电流表示数I ＝I A R
电压表示数UV＝UR
电流表示数IA＝IR＋IV＞IR
U R测＝ V＜UR ＝R真 IA IR
分析
误差 来源
R测＝ UV＞UR ＝R真 IA IR
第二章
恒定电流
四种常用电路图 限流外接
分压外接
限流内接
分压内接
三、电表的读数方法 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最 大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数 确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可. (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表，精确度是0.1 V和0.1 A，读到小数 点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，读到小数点后面一位，即 读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小 数点后面两位，即读到最小刻度的一半0.01 A.
该置于最左端. ②闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，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；
③记录如下 8组 U和 I 的数据，断开开关 .根据实验数据在图丙方格纸上 作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. 编号 U/V I/A 小灯泡 发光情况 1 0.20 2 0.60 3 1.00 4 1.40 5 1.80 6 2.20 7 2.60 8 3.00
E 滑动变阻器应选用_________ ．
第二章
恒定电流
当U=2.8V时， I=0.28A
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由
图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω. 10
第二章
恒定电流
额定电压为 2.8 V，功 率约为 0.8 W 的小灯泡， 额定电流为0.28A，串 联电阻为（6-2.8） /0.28=11.4Ω
E 0~ Rx
待测电阻Rx的电压可调范围 0~ E 分压式电路的特点:
R
B
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.电能损耗较大.
E
Ｓ
Ｂ 闭合S前触头应置＿＿＿端
第二章
恒定电流
通常以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连 接方式： １、当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化 范围较大（滑小必分压） 2、若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过负载 或电表的额定值时（烧表必分压） 3、要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化（零起必分压）
C．电流表(0～3 A，内阻 0.1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻 0.5 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A) G．蓄电池(电动势 6 V，内阻不计)
第二章
恒定电流
(1)画出实验电路图， A 电压表应选用_________ ， 电流表应选用_________ ， D
导线接在变阻器 的滑动触头上
第二章
恒定电流
②请就此在下图乙中进行正确的连接．
第二章
恒定电流
有一个额定电压为 2.8 V，功率约为 0.8
W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯
泡的 I－U 图线如图所示，有下列器材： A．电压表(0～3 V，内阻 6 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻 30 kΩ)
第二章
恒定电流
(2)移动滑动变阻器触头位置，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.
U/ V I/A
U/ V I/A
0 0
1.6
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
第二章
恒定电流
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．
(3)若将此灯泡与电动势 6 V、内阻不计的电源相连，要 11.4 使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω 的电阻．
(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
得到小电珠的伏安特性曲线．
4．拆除电路，整理仪器
第二章
ห้องสมุดไป่ตู้
恒定电流
1．电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法 (2)滑动变阻器应采用分压式连接
2．闭合开关S前，滑动变阻器触头
③小灯泡正常工作时的电阻
14.6 Ω 保留到小数点后一位) 约为_______.(
第二章
恒定电流
例1、某学生做“描绘小灯泡的伏安特 性曲线”的实验，小灯泡标有 “3.8 V， 1 W”的字样，电池组电动势为4.5 V （内阻不计），滑动变阻器有两种规格： R1标有“10 Ω，2 A”，R2标有“100 Ω， 20 mA”．测量时要求小灯泡两端的电 压从零开始，并测多组数据． 解析：（1）根据
举例：如图2为电流表和电压表的刻度盘.
图2
甲图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为 0.02 A，表针
示数为 0.44 A； 当使用3 A量程时， 每一小格为 0.1 A， 表针示数为 2.20 A.
乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为 0.1 V，表针示数为 1.70 V；
使用15 V量程时，每小格为 0.5 V，表针示数为 8.5 V.
(3)试触法：
如图1，把电压表的可动接线端分别试接 b、c两点，观察两电表的示数
变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，
应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对
电路影响大，所以应选外接法.
图1
第二章
恒定电流
1.限流式 图中变阻器起限流作用
Rx
待测电阻Rx的电流可调范围
1
2
3
二、实验数据处理
例2
图5甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知
小灯泡的额定电压为3 V.
图5 (1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图.
答案 见解析图
解析
答案
解析 与实物电路相对应的电路图如图甲所示.
(2)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最 左 选填“左”或“右”)端； ____( 解析 为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器的滑片应