描绘小灯泡的伏安特性曲线学案改好

描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验目的
1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．
2．分析伏安特性曲线的变化规律．
实验原理
1．用________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，
________的曲线将这些点连接起来．
图1
2．电路的选择：本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压，描绘出伏安特性曲线．由于使用的小灯泡是“3.8 V，0.3 A”的，正常发光时灯丝电阻约为13 Ω，阻值较小，因此应该用电流表________电路；由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压，电压取值范围要尽量大，因此滑动变阻器应该用________接法电路．请你在图1的方格中画出电路图．实验器材
学生电源(4～6 V直流)、小灯泡“4 V，0.7 A”或“3.8 V，0.3 A”、电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)、开关和导线、____________、坐标纸、铅笔．
实验步骤
1．确定电流表、电压表的量程，照图1连好电路．(注意开关应______，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为____)
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的值．
3．用同样的方法测量并记录约12组U值和I值．
4．断开开关S，整理好器材．
5．在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，连接各点得到I－U图线．(注意：连接各点时，不要出现折线)
数据处理
根据测量的数据把电压表和电流表的各组数据填入下表中，然后作出I－U图线.
实验结论
描绘出的图线是一条______．它的斜率随电压的增大而______，这表明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而______．灯丝的电阻率随温度的升高而增大．灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其I－U图线不再是过原点的直线．
注意事项
1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表接法．2．滑动变阻器应采用接法：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．3．建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸．
误差分析
1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值．
2．描绘I－U图线时作图不准确造成的偶然误差．
3．测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差．
题型一实验仪器及电路的选择
(2)在下图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路．
(3)利用实验中得到的实验数据在I－U坐标系中，描绘出了如图所示的小灯泡的伏安特性曲线．根据此图给出的信息，可以判断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)( )
题型二伏安特性曲线的描绘及实验结果的应用
【例2】影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律．
(1)他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验．( )
(2)①由(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示．根据表中数据请在图4中作出元件
图4
②根据Z的I－U图线可判断元件Z是金属材料还是半导体材料？
图5
③把元件Z和电阻R接入如图5所示的电路中，由实验测得电阻R的I－U图线如图4所示．已知电源的电动势E＝1.5 V，内阻不计．闭合电键S，电路稳定时，元件Z消耗的电功率为________W.
描绘小灯泡的伏安特性曲线限时训练
1．为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图9所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和
电压表得到的多组读数描绘出的U－I图象应是( )
2．如图所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
3．某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件．图14为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：
图14
(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用______；电压表应选用________；滑动变阻器应选用__________．(以上均填器材代号)
(2)为达到上述目的，请在虚线框图中画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号．
(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？
相同点： _____________________________________________________________ .
不同点： _____________________________________________________________ .
4．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线．他们在实验中测得电器元件Z
现备有下列器材：
A．低压直流电源：电压6 V，内阻不计
B．电流表：量程为0～0.6 A～3 A，0.6 A内阻约为10 Ω，3 A内阻约为2 Ω
C．电压表：量程为0～3 V～15 V，3 V内阻约为7.2 kΩ，15 V内阻约为36 kΩ
D．滑动变阻器：阻值为0～10 Ω，额定电流为3 A
E．电键K，导线若干
(1)按提供的器材，在实物图(a)上连接正确的实验电路，要求测量误差尽可能小．
(2)利用这些数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线如图(b)所示，分析曲线说明通过电器元件Z的电流随电压变化的特点．
(3)若把电器元件Z接入如图(c)所示的电路中时，通过Z的电流为0.10 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则此时灯泡L的功率为________W.
描绘小灯泡的伏安特性曲线限时训练答案
1．C 小灯泡中的电流逐渐增大时灯丝的温度升高，其电阻率增大，导致电阻R 增大．只有C 选项对．
2．解析 滑动变阻器应采用分压式接法，如图所示
3．(1)A 2 V 1 R 1 (2)电路图如图所示
(3)伏安特性曲线都是非线性的． 小电珠的伏安特性曲线表明随
电流和电压的增大电阻值增大，而该元件的伏安特性曲线表明随电流和电压的增大电阻值减小
解析 (1)从图中所给的伏安特性曲线看出，最大电流不超过0.14 A ，大于电流表A 1的量程，小于电流表A 2的量程，所以电流表选择A 2.图中的最大电压不超过V 1的量程，且V 1的测量更精确，R 1的最大阻值与所给的伏安特性曲线反映的元件的电阻值相当，且I 1＝E R 1＝6
15
A ＝0.4
A<1 A ，而R 2的阻值太大，所以选择R 1.(2)待测元件的电阻满足RA<R x ，所以选择电流表外接法，伏安特性曲线中要求电压从零开始变化，所以选择滑动变阻器分压式接法．(3)伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，所测出的伏安特性曲线是斜率逐渐增大的曲线，表明电阻是随电压和电流的增大而减小的，所以是非线性的．而小电珠是金属，其伏安特性曲线也是非线性的，这是两者的相同点，但小电珠的电阻是随电压和电流的增大而增大的，这是两者的不同点． 4．(1)如下图所示 (2)电流随电压的增大非线性增大 (3)0.13。