测小灯泡伏安特性曲线

合集下载

测小灯泡伏安特性曲线

解答：（1）如图a：（坐标选取合适；描点正确；将各点连成光滑曲线）（2）R1 （3）如图b：（分压电路；电流表外接）（4）由图可知：U1=1.50V时，I1=0.200A； U2=2.80V时，I2=0.275A，
得： RL1 = U1 / I1 = 7.5. RL2= U2 /I2 = 10
解：⑴曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。
⑵正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用3V（快要超过 3V时再改用15V量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。
2、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡的电阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实验室可以提供的器材如下：
①直流电源E（电动势约4V，内阻可不计）；
②电流表A（量程为0—0.6A，内阻约0.5Ω）；
③电压表V（量程为0—5V，内阻约20kΩ）；
④滑动变阻器R1（阻值0—10Ω，额定电流2A）； ⑤滑动变阻器R2（阻值0—200Ω，额定电流1.5A） ⑥电键S及导线若干。
AC
ab
c
A a可以作为标准电阻使用 B b能作为标准电阻使用 C b的阻值随电压的升高而增大
D c的阻值随电压的升高而增大
例2（04上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和 U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

选修3-1 测绘小灯泡的伏安特性曲线

答案：(1)×1 7.5 (2)见标准解答图
(3)a
b
(4)ab
【双基题组】 1.(2013·宁波模拟)在利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图中,开关闭合前滑
动变阻器的接法最合理且路端电压最大的是( )
【解析】选B。AB选项中闭合开关前,滑片远离下接线柱,接入电路的电阻最大,电路中电流最小,路端电压最大,B正确
6.(2011福建高考)某同学在探究规格为“6V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中： (1)在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻, 则应将选择开关旋至挡进行测量。(填选项前的字母) A.直流电压10V B.直流电流5mA C.欧姆×100 D.欧姆×1 (2)该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器 (阻值范围0～ 20Ω ,额定电流1.0A),L为待测小电珠, 为电压表(量程6V,内阻20kΩ ), 为电流表(量程0.6A,内阻1Ω ),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关。
答案：(1)A (2)B
3.(2013·济南模拟)有一个小电珠上标有“4V 2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个电珠的U-I图线,下列器材供选用： A.电压表(0～5 V,内阻10 kΩ ) B.电压表(0～10 V,内阻20 kΩ ) C.电流表(0～0.3 A,内阻1Ω ) D.电流表(0～0.6 A,内阻0.4Ω ) E.滑动变阻器(5Ω ,10 A) F.滑动变阻器(500Ω ,0.2 A) (1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 (用序号字母表示) 答案：(1)A (2)为使实验误差尽量减小,要求电压从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用 (用序号字母表示)。 (3)请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。

最新实验：测小灯泡伏安特性曲线

U/V 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 I/A U/V 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 I/A
___________________________ _______________________
___________________________ _______________________
___________________________ _______________________
（3）测量导线长度时，应测量拉直的连入电路的有效长度，且测三次，取平均值；
（4）开关闭合前滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置；
（5）测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜过长。
【实验原理】
U
R x I ___________________________
_______________________
电流表的内、外接法（测量电压、电流电路）
当R远大于RA时，采用电流表内接法。当R远小于RV时，采用电流表外接法。
“大内，小外”
___________________________ _______________________
过程探究
1、在连接电路时，为什么要选择
恰当的量程？原则是什么？
2、在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，应注意什么？
3、建立直角坐标系时，怎样能恰当的选择坐标轴的单位长度？
___________________________ _______________________
实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
___________________________ _______________________

测量小灯泡的伏安特性曲线

测量小灯泡的伏安特性曲线系别：化学与药学系专业班级：药物制剂7班姓名：袁楚婷孙思琪指导老师：张玲玲摘要：小灯泡在电流一定范围内电压与电流的关系为U=KI^n，K和n是小灯泡有关的系数关键词：外接法;分压式;伏安特性曲线;最小二乘法一.实验目的（一）掌握各仪器的使用方法及正确的连接方法（二）掌握用伏安法测量电阻的基本方法及误差分析（三）测定非线性带内阻的伏安特性二.实验要求（一）设计测量小灯泡的伏安特性曲线的电路。

伏安法中有电流表内接和外接法两种，应分析使用哪一种？若用数字万用表的直流电压档测量又如何呢？设计中要考虑电压表、电流表的等级、量程等参数。

（二）验证公式：V=KI^n（三）用电脑软件处理实验数据，求系数K和n。

（四）思考如何求室温下灯丝的静态电阻和动态电阻(R=dU∕dI)三.实验方案电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。

电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。

根据部分电路欧姆定律，I=U/R可得1/U=1/R，即在U~I坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。

但由于小灯泡的电阻会随温度的改变而改变，小灯泡在一定电流范围内其电压与电流的关系为U=KI^n，K和n是灯泡的有关系数。

表示非线性元件的电阻有两种方法，一种叫静态电阻，用R表示；另一种叫动态电阻，用r表示，它等于工作点附近的电压改变量与电流改变量之比。

动态电阻可以通过伏安特性曲线求出，如图一所示。

图中Q点的静态电阻R=U/I，动态电阻r为r=dU/dI=d(KI^会偏大。

而若用内接法时，由于灯泡的电阻与电流表内阻相差不大，从而电压表测量的电压比电灯泡的实际电压相差较大，从而误差也会偏大，所以选用外接法。

n)/dX=KnI^(n-1)本实验由于电压表的阻值比灯泡的阻值大得多，经过电压表的电流比灯泡的电流小得多，因此电流表的读数几乎接近经过灯泡的电流，这样实验的误差就不选用分压式是可以是电压在0~E之内变化，使电压变化范围较大。

测绘小灯泡的伏安特性曲线

《测绘小灯泡的伏安特性曲线》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•实验目的•实验原理•实验器材•实验步骤•实验结果与分析•实验结论与展望01实验目的灯泡的伏安特性曲线是用来描述灯泡的电流和电压之间的关系曲线。

通过本实验，可以深入理解灯泡的伏安特性及其与电路参数之间的关系。

灯泡的伏安特性曲线可以反映灯泡在不同电压下的亮度、功率和电阻等性质，对于优化灯泡的使用和设计具有重要意义。

了解灯泡的伏安特性通过本实验，可以学习并掌握基本的测绘方法，包括如何使用仪表、如何读数、如何记录数据等。

通过测绘实践，可以加深对理论知识的理解和掌握，提高解决实际问题的能力。

掌握测绘的基本方法本实验涉及到的实验操作包括电源的接入、电阻的测量、灯泡的更换等，通过这些操作可以提高实验操作能力和技能。

在实验过程中，需要认真观察、记录和分析数据，这有助于培养科学思维和实验能力。

提高实验操作能力02实验原理描述导体或半导体元件的电压与电流关系的曲线。

伏安特性曲线的概念伏安特性曲线伏安特性曲线为直线，电阻保持恒定。

线性元件伏安特性曲线为曲线，电阻随电压改变。

非线性元件灯泡电阻随灯泡两端电压的增加而增加。

灯泡伏安特性曲线描述小灯泡两端电压与通过其电流的关系。

灯泡发光效率随电压增加而提高，但电压过高会损坏灯泡。

灯泡的伏安特性曲线1测绘的基本原理23伏安表、电源、滑动变阻器、开关、小灯泡等。

测绘仪器连接电路图，调整滑动变阻器滑片，控制小灯泡两端电压，记录伏安表的示数。

测绘步骤根据测绘数据绘制伏安特性曲线，分析曲线特征。

数据处理03实验器材小灯泡小灯泡的额定电压通常为2.5V、3V、4.5V、5V等。

额定电压额定功率灯丝材料发光颜色小灯泡的额定功率通常为0.25W、0.3W、0.5W、0.75W等。

小灯泡的灯丝通常由钨丝或其它金属制成。

小灯泡的发光颜色通常为白色、黄色、蓝色等。

类型电压范围电流本实验所用的电源电压范围为0-6V。

本实验所用的电源电流为0-2A。

实验：测定小灯泡的伏安特性曲线正式文档精选全文完整版

安培表采用“外接法”. 可使测出的小灯泡的电压、电流更准确。
滑动变阻器采用“分压接法”.可使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。
实验器材
小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键、导线
实验步骤
(1) 按照如图所示的电路图连接成实验电路（安培表外接，变阻器用分压式，开关处于断开状态，变阻器触头位于电压表读数为零处）。
一、电阻的测量
伏安法
用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R，
RU I
一、电阻的测量伏安法测电阻的两种电路
电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫
“外接法”
V
A R
电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫
“内接法”
V
A R
因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差．
电流表内接法
电压表示数
UV U R U A U R
V
电流表示数
IA IR
R测
UV IA
>
R真
UR IR
A R
测量值偏大,适于测量大阻值电阻.
说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小．所以该电
路适合测量大电阻，即
R R A
电阻的测量
伏安法测电阻
外接法
பைடு நூலகம்
误差来源伏特表的分流
测量结果 R真＞R测
图
测得Rx的误差较100小0Ω,测量值Rx=
.
V
Rx
A
(a)
V
Rx
A
(b)
例5：为了测绘小灯泡的伏安特性曲线，下列实物连

测量小灯泡伏安特性曲线内外接法

测量小灯泡伏安特性曲线内外接法
外接法：
1. 将小灯泡接入电路，将一端接入稳定的电源，另一端接入可调节电压源。

2. 调节电压源，每次调节电压0.1V，记录小灯泡的电流值。

3. 重复上述步骤，直到小灯泡的电流值不再变化。

4. 用记录的电压和电流值绘制伏安特性曲线即可。

内接法：
1. 将小灯泡接入电路，将一端接入可调节电压源，另一端接入可调节电流源。

2. 调节电流源，每次调节电流0.1A，记录小灯泡的电压值。

3. 重复上述步骤，直到小灯泡的电压值不再变化。

4. 用记录的电压和电流值绘制伏安特性曲线即可。

测小灯泡的伏安特性曲线

实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线【教学目标】1、应用用伏安法测电阻 (能判断采用内、外接法，并会画出电路图)2、掌握滑动变阻器的限流、分压接法（能分清限流、分压接法时接哪些接线柱）3、描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律，【教学重点】1．设计探究小灯泡伏安特性曲线的实验方法； 2．分析实验结果，并探究小灯泡电阻变化的原因。

【教学难点】1．感受小灯泡与定值电阻对电流阻碍作用的不同； 2．设计探究小灯泡伏安特性曲线的实验方法【教学方法】学生分组实验、讨论法、合作法、分析处理法、导学法【教学过程】一、技能储备1. 电流表的内接法和外接法(1)电路图(2)误差分析①内接法：U 测＞U Rx ，R 测＞R 真，适合测量大电阻. ②外接法：I 测＞I Rx ，R 测＜R 真，适合测量小电阻. (3) 电流表内、外接法的选择当R V R x＞R xR A，即R x ＜R A R V 时，用电流表外接法.当R xR A＞R V R x，即R x ＞R A R V 时，用电流表内接法.二探究小灯泡伏安特性曲线【实验器材】计算机多媒体白板教学、NB物理实验仿真实验，小灯泡（2.5 V,0.6 A）、电流表、电压表、滑动变阻器、电源（干电池3节）、导线、开关、坐标纸.【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.【实验步骤】1，设计电路图之前思考下列两个问题1>，此实验采用电流表什么接法？为什么？小灯泡(3.8V，0.3A)电阻很小，当它与电流表(0.6A)串联时，电流表的分压影响很大，为准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法（分析系统误差：偏小）2>、此实验采用滑动变阻器什么接法（限流？分压）为什么？为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接。

根据学案问题2 、3 挑一个学生上来画出实验电路图，其他同学在下面画图。

测定小灯泡的伏安特性曲线

描绘小灯泡的伏安特性曲线（一）.实验目的：描绘小灯泡的伏安特性曲线（二）.实验原理:用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U 、I ）值，在U 一I 坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线（三）.实验器材:小灯泡、4V 一6V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干（四）.实验步骤:1 ．连接电路：将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实一1 所示电路．图实一12 ．测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出12 组左右不同的电压值U 和电流值I ，并将测量数据填入表格．图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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．4 ．拆除电路、整理仪器．（五）.注意事项：1 ．小灯泡（ 3 . SV , 0 . 3A ）的电阻很小，当它与O 一0.6A 的电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U 、I 的值，电流表应采用外接法；为使小灯泡上的电压能从O 开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接．2 ．闭合电键S 前，滑动变阻器触头应移到一端，以使开关闭合时灯泡电压能从0开始变化，同时，这样做也防止开关刚闭合时电灯两端电压过大而烧坏灯丝3 . U 一I 图线在以U= 1.OV 左右将发生明显弯曲，故在U = 1.0v 左右测绘点要密，否则将出现很大误差．4 ．电流表选择0.6A 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“ 3.8V , 0.3A ”的小灯泡，选用电压表的5 V 量程，若选用“2.5V , 0.6A”的小灯泡，则选用电压表的3v 量程5 ．电压接近额定电压值时，一定要缓慢移动触头的位置，当电压指在额定电压处时，测出I 后，要马上断开开关．6 ．画U 一I 曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，误差较大的点应当舍去．（六）.误差分析：1 ．由于电压表、电流表不是理想电表，表内阻对电路的影响会带来误差．2 ．测量时读数带来误差．3 ．在坐标纸上描点、作图带来误差．。

实验测绘小灯泡伏安特性曲线

(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电
阻要大)．
基础回放
3．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(3．8 V,0．3 A)的电阻很小，与 0～0．6 A 的电流表串联时，电流表的分压影响很大． ②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化． (2)闭合开关 S 前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝． (3)I－U 图线在 U0＝1．0 V 左右将发生明显弯曲，故在 U＝1．0 V 左右绘点要密，以防出现较大误差．
动势为 1．5 V、内阻为 5 Ω 的电源两端，小灯泡消耗的功率是___0_._1___W．
在灯泡的 I－U 图上作出电源的 I－U 图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时 P 灯＝IU＝0．1×1 W＝0．1 W．
图1
课堂探究
考点二对实验数据处理与分析的考查
【例 2】物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为 0．75 W，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为 2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 U＝ PR＝ 0.75×2 V ＝1．22 V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘制灯泡的 U－I 图线，进而分析灯泡的额定电压． A．电压表 V(量程 3 V，内阻约 3 kΩ) B．电流表 A1(量程 150 mA，内阻约 2 Ω) C．电流表 A2(量程 500 mA，内阻约 0．6 Ω) D．滑动变阻器 R1(0～20 Ω) E．滑动变阻器 R2(0～100 Ω) F．电源 E(电动势 4．0 V，内阻不计) G．开关 S 和导线若干 H．待测灯泡 L(额定功率 0．75 W，额定电压未知)

实验一：测绘小灯泡的伏安特性曲线

答案 A
4．(2011·广东汕头质检)如图甲是某电器元件的伏安特性曲线，有实验小组想用伏安法验证该伏安特性曲线，已有符合实验要求的电压表 V(内阻约为10 kΩ)；滑动变阻器R；直流电源E(电动势6 V，内阻不计)；开关S和导线若干，另有电流表A1(量程0～50 mA，内阻约为50 Ω)、电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为10 Ω)可供选择．
(4)小灯泡正常工作时的电压U＝3.0 V，额定电流约为I＝ 0.46 A，则有1.5＝k(273＋27)，0.346＝k(273＋t)，解得t≈1 031 ℃

答案 (1)如解析图所示 (2)随着小灯泡两端电压的升高，电流增大，灯丝温度升高，电阻率增大，电阻变大
(3)0.68 W (4)1 031
2．某同学为了描绘一个标有“12 V,6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，他到实验室寻找到了一些仪器，但没找到电压表，找到的器材规格如下：
A．电流表A1(0～0.5 A，内阻为0.5 Ω) B．电流表A2(0～0.6 A，内阻约为0.3 Ω) C．电阻箱R1(0～9 999.9 Ω，最小调节量0.1 Ω) D．电阻箱R2(0～99.9 Ω，最小调节量0.1 Ω) E．滑动变阻器R3(0～50 Ω，额定电流为1.5 A) F．滑动变阻器R4(0～5 Ω，额定电流为3 A)
(1)在虚线框内画出实验电路图．(除电源、开关、滑动变阻器外；实验用电压表V：内阻RV约为10 kΩ，电流表mA：内阻RA约为100 Ω)
(2)在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线．
(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系：
四、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所示电路． 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．

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的测绘小灯泡的伏安特性曲线．二、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．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．四、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所示电路． 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. 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.83.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．五、注意事项 1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，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．闭合开关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．U / V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 A3．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图线应是平滑曲线而非折线．六、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．。

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

误差分析
通过对实验数据进行误差分析，可以评估实验结果的准确性和可靠性。可以采用误差分
析公式或统计方法进行计算和分析。
04
实验数据与结果分析数据记录表要点一总结词完整、准确
要点二
详细描述
在实验过程中，我们记录了小灯泡两端的电压和通过它的电流数据。数据记录表包括实验序号、电压值、电流值、灯泡亮度等。为了保证数据的完整性和准确性，我们采用了精密的电压表和电流表进行测量，并将数据记录在表格中。
额定功率
小灯泡上标注的额定功率是实验中需要特别关注的一个参数。
滑动变阻器
作用
通过调节滑动变阻器的阻值，可以改变小灯泡两端的电压和电流，从而获得不同的实验数据。
规格
滑动变阻器的阻值范围、最大电流等参数需要根据实验需求进行选择。
开关与导线
开关
开关用于控制电源的通断，从而控制小灯泡的亮灭。
VS
导线
导线用于连接电源、电阻器、小灯泡和开关等实验器材，以保证实验的正常进行。
实验测绘小灯泡的伏安特性曲线
2023-11-09
目录
• 实验目的与原理 • 实验设备与器材 • 实验步骤与方法 • 实验数据与结果分析 • 结论与讨论 • 相关应用与拓展 • 参考文献与附录
01
实验目的与原理
实验目的
理解小灯泡的伏安特性曲线及其意义
掌握绘制伏安特性曲线的实验技能
学习使用电表和电源进行实验操作的方法
02
实验设备与器材
电源
电源类型
实验需要使用直流电源。
电源电压
电源电压需要根据小灯泡的额定电压进行选择，以保证实验的安全和准确性。
电阻器
固定电阻器
用于与小灯泡串联或并联，以改变小灯泡两端的电压和电流。

第二章实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线[学习目标] 1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法.一、电流表的内接法和外接法的比较1.两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数U V＝U R＋U A＞U R电流表示数I A＝I RR测＝U VI A＞U RI R＝R真电压表示数U V＝U R电流表示数I A＝I R＋I V＞I RR测＝U VI A＜U RI R＝R真误差来源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R x≫R A时，采用内接法，当R x≪R V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)公式计算法当R x＞R A R V时，用电流表内接法，当R x＜R A R V时，用电流表外接法，当R x＝R A R V时，两种接法效果相同.(3)试触法：图1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.二、滑动变阻器两种接法的比较限流式分压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ER xR＋R x～E(不计电源内阻) 0～E(不计电源内阻) 适用情况负载电阻的阻值R x与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R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，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值R x远大于滑动变阻器的总电阻R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1.实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图2所示.图22.实验器材学生电源(4～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.3.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3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12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材.4.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.(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.5.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，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.6.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分压式接法.(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法.(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.一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例1有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线.现有下列器材供选择：A.电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B.电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C.电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D.电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω，2 A)F.滑动变阻器(500 Ω，1 A)G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图3________(选填“甲”或“乙”)的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.图3(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)请根据(1)中所选电路，把图4中所示的实验器材用实线连接成实物电路图.图4答案 (1)甲描绘小灯泡的I －U 图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据 (2)A D E (3)如图所示解析因实验目的是要测绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样小灯泡两端的电压可以从零开始调节，且能方便地测出多组数据.因小灯泡额定电压为4 V ，则电压表选0～5 V 的A ，而舍弃0～15 V 的B ，因15 V 的量程太大，读数误差大.小灯泡的额定电流I ＝0.5 A ，则电流表应选D.滑动变阻器F 的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去，则应选E.小灯泡电阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡电阻的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法.二、实验数据的处理例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.(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________(选填“左”或“右”)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12345678U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205小灯泡发不亮微亮逐渐变亮正常发光光情况(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___________________.②图线表明导体的电阻随温度的升高而________.③小灯泡正常工作时的电阻约为________.(保留到小数点后一位)答案(1)见解析图(2)①左③见解析图(3)①先不变，后逐渐增大②增大③14.6 Ω解析(1)与实物电路相对应的电路图如图所示.(2)①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该置于最左端.③根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线如图所示.(3)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度的升高而增大.③根据I－U图线可得电压U＝3 V时，I＝0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R＝30.205Ω≈14.6 Ω.1.首先要根据表中数据选择合适的标度；2.描点后用平滑的曲线连接，个别偏离较远的点应舍去.1.在图6中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法不正确的是()图6A.甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B.甲中R测>R真，乙中R测<R真C.甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R≪R V，故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫R A，故此法测较大电阻好答案 B解析题图甲叫做电流表的外接法，题图乙叫做电流表的内接法，A 正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R ＝UI 可知，R 测＜R 真；R 越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大.由R ＝UI 得R 测＞R 真，R 越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B 错误，C 、D 正确；故选B.2.在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡L 、量程恰当的电流表A 和电压表V 、直流电源E 、滑动变阻器R 、开关S 等，要求小灯泡两端电压从0开始变化. (1)实验中滑动变阻器应采用____________接法(填“分压”或“限流”).(2)某同学已连接如图7所示的电路，在连接最后一根导线的c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的2个不当之处，并说明如何改正.图7①________________________________________________________________________. ②________________________________________________________________________. 答案 (1)分压 (2)①开关S 不应闭合，应处于断开状态 ②滑动变阻器滑动触头P 位置不当，应将其置于b 端1.有一未知电阻R x ，为较准确地测出其阻值，先后用图1中甲、乙两种电路进行测试，利用甲图测得的数据是“2.8 V 5.0 mA ”，而用乙图测得的数据是“3.0 V4.0 mA ”，那么该电阻测得的较为准确的情况是( )图1A.560 Ω，偏大B.560 Ω，偏小C.750 Ω，偏小D.750 Ω，偏大答案 D解析由于⎪⎪⎪⎪ΔU U ＝⎪⎪⎪⎪2.8－3.02.8＜⎪⎪⎪⎪ΔI I ＝⎪⎪⎪⎪5.0－4.05.0，即电流表的变化大，电压表的分流作用大，根据试触法的原则，可知用电流表内接法比较准确，用题图乙电路，此时电阻为R ＝U I ＝3.0 V4.0×10－3A＝750 Ω.在电流表的内接法中，测量值大于真实值，故选D. 2.要测绘一个标有“3 V 0.6 W ”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)；电流表(量程为0～250 mA ，内阻约5 Ω)；电压表(量程为0～3 V ，内阻约3 kΩ)；开关一个、导线若干.(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号). A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω，额定电流1 A) B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列图中的________(填字母代号).答案 (1)A (2)B解析 (1) 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V ，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器，故选A.(2)在(1)中已经明确了控制电路，然后要选择电流表的接法，题中R x R A ＝155＝3，而R V R x ＝3 00015＝200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知电路图应选用图B.3.图2是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.图2图3(1)根据图2在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图3中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V.所示读数为：①________、②________、③________、④__________.两组数据得到的电阻分别为________和________.答案见解析解析(1)由实物连接图可知电路图如图所示.(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10A ，②表示数为0.24 A ；电压表量程为3 V ，最小刻度为0.1 V ，应估读到0.01 V ，所以③表示数为2.00 V ，④表示数为0.28 V ，根据欧姆定律R 1＝U 1I 1＝2.00 V 0.24 A ≈8.3 Ω，R 2＝U 2I 2＝0.280.10 Ω＝2.8 Ω.4.“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，提供的实验器材有： A.小灯泡(额定电压为3.8 V ，额定电流约为0.3 A) B.电流表A(0～0.6 A ，内阻约为0.5 Ω) C.电压表V(0～6 V ，内阻约为5 kΩ) D.滑动变阻器R 1(0～10 Ω，2 A) E.滑动变阻器R 2(0～100 Ω，0.2 A) F.电源(6 V ，内阻不计) G.开关及导线若干(1)实验中滑动变阻器选________(填“R 1”或“R 2”).(2)该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表的读数从零开始变化，记录多组电压表的读数U 和电流表的读数I .请在图4甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.图4(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的U －I 图像，根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而________(填“增大”、“减小”或“不变”). 答案 (1)R 1 (2)如图所示 (3)增大解析“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验应该设计成分压电路，滑动变阻器选择阻值范围小的R1.由于小灯泡电阻小，采用电流表外接法.根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大.5.在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，所用器材有：电动势为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据，如图5是没有连接完的实物电路.(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)图5(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是________________________________________________________________________；(3)排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2 V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________端滑动(选填“左”或“右”)；(4)图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_______________________________________. 答案(1)连线如图(2)c段导线断路或灯泡灯丝断了(3)右(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大解析(1)测绘小灯泡的伏安特性曲线要求滑动变阻器使用分压式接法，这样能使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大，小灯泡电阻与电流表内阻往往相差不大，而且由于实物图中已经将电压表负极与电流表和灯泡的左端连接好，只能将电压表与灯泡直接并联，采用电流表的外接法，这样误差较小.(2)由于整个电路分成两条支路，电压表这条支路无故障，而灯泡这个支路出故障，只能是灯泡的灯丝断了或c段导线断路所致，导致电压表直接接入干路，电阻过大，滑动变阻器无法控制电流，电流表几乎不偏转.(3)小灯泡的额定电压为2.5 V，要增大电压必须调节滑动变阻器，让滑动变阻器与小灯泡并联部分的电压增大，所以P要向右滑动.(4)从伏安特性曲线可以看出，电压升高时，电压表示数与电流表示数的比值增大，故曲线说明了灯丝的电阻随着温度升高而增大.。

测小灯泡伏安特性曲线