8.4伏安特性曲线
伏安特性曲线结论分析
伏安特性曲线结论分析引言伏安特性曲线是电子元件中常见的特性曲线之一，用于描述元件的电压和电流之间的关系。
伏安特性曲线可以通过实验或者模拟得到。
在电路设计和分析中，了解伏安特性曲线的特点和分析方法非常重要。
本文将通过对伏安特性曲线的结论分析，帮助读者更好地理解和应用伏安特性曲线。
伏安特性曲线的基本形状伏安特性曲线通常呈现出一种非线性的关系，可以分为三个主要区域：欧姆区、饱和区和截止区。
1.欧姆区：在欧姆区，电压和电流之间存在线性关系，即V = I * R，其中V是电压，I是电流，R是电阻。
在欧姆区，元件的电阻保持不变。
2.饱和区：在饱和区，电压增加时，电流基本不变，接近于一个饱和值。
在饱和区，元件的电阻变得非常小。
3.截止区：在截止区，电压增加时，电流非常接近于零。
在截止区，元件的电阻可以被看作无穷大。
伏安特性曲线的应用伏安特性曲线在电子元件的设计和分析中具有广泛的应用。
下面介绍几个主要的应用领域。
1.电阻的计算：欧姆区的伏安特性曲线可以用来计算电阻值。
根据R =V / I，可以通过测量电压和电流，在欧姆区内得到电阻的近似值。
2.元件类型判断：元件的伏安特性曲线可以帮助判断元件的类型。
例如，二极管的伏安特性曲线通常呈现出一个非线性的关系，在截止区域内电流几乎为零，而在饱和区域内有较大的电流。
3.电源设计：伏安特性曲线可以帮助设计电源电路。
通过测量负载在不同电压下的电流，可以了解相应负载的功耗特性，从而设计出合适的电源电路。
伏安特性曲线的分析方法对于给定的伏安特性曲线，可以采用以下方法进行分析。
1.斜率分析：在欧姆区，可以通过斜率分析得到电阻的值。
计算两点间的斜率，即可得到该区域的电阻近似值。
在非线性区域，可以选择合适的线性片段进行斜率分析，得到近似的电阻值。
2.特征点分析：伏安特性曲线上的特征点包括最大电流点、最大功耗点、截止点和饱和点等。
通过分析这些特征点，可以了解元件的工作状态和性能。
3.曲线拟合：对于复杂的伏安特性曲线，可以进行曲线拟合，得到一个数学模型。
伏安特性曲线
伏安特性曲线伏安特性曲线是描述电子器件的电流与电压之间关系的图像，它是材料特性和电流运动规律的重要表征。
通过研究伏安特性曲线，可以了解电子器件的工作方式、性能指标以及其在电路中的应用。
本文将详细介绍伏安特性曲线的概念、性质和应用，并介绍一些常见的电子器件的伏安特性曲线。
一、伏安特性曲线的概念及基本性质伏安特性曲线又称为IV特性曲线，是描述电子器件电流与电压关系的图像。
它通常是电流I作为横坐标，电压V作为纵坐标绘制的曲线。
伏安特性曲线反映了电流随电压的变化规律，可以从中获得电子器件的许多重要信息。
伏安特性曲线的基本性质有以下几点：1. 伏安特性曲线一般呈现出非线性关系，即电流与电压之间的关系不是简单的比例关系。
这是因为电流的变化过程受到力学、热力学等多种因素的影响。
2. 伏安特性曲线一般具有对称性，即在正负电压下电流基本呈现出相同的变化趋势。
这是由于正负电压下的电流运动规律相似。
3. 伏安特性曲线的形状与电子器件的材料和结构有关。
不同材料和结构的器件具有不同的伏安特性曲线形状。
二、常见电子器件的伏安特性曲线1. 二极管的伏安特性曲线：二极管是一种两端具有PN结的器件。
在正向偏置情况下，二极管的伏安特性曲线呈现出指数关系。
在反向偏置情况下，二极管的伏安特性曲线呈现出较小的电流变化。
2. 晶体管的伏安特性曲线：晶体管是一种三端器件，主要分为P 型和N型两种类型。
晶体管的伏安特性曲线在不同工作区域上有所不同，包括截止区、放大区和饱和区。
3. MOSFET的伏安特性曲线：MOSFET是一种金属氧化物半导体场效应晶体管。
MOSFET的伏安特性曲线可以分为三个区域，包括截止区、增强区和饱和区。
4. 电阻器的伏安特性曲线：电阻器的伏安特性曲线呈现出线性关系，即电流与电压之间成正比。
这是因为电阻器的电流和电压之间满足欧姆定律。
三、伏安特性曲线的应用伏安特性曲线在电子器件的设计和应用中起着重要作用。
以下是伏安特性曲线的一些应用：1. 设计电路：通过研究伏安特性曲线，可以确定电子器件的工作区域，帮助设计出合适的电路。
伏安特性图
第3节电阻、电容、电感元件及其特性在我们研究的电路中一般含有电阻元件、电容元件、电感元件和电源元件（如图1.11所示），这些元件都属于二端元件，它们都只有两个端钮与其它元件相连接。
其中电阻元件、电容元件、电感元件不产生能量，称为无源元件；电源元件是电路中提供能量的元件，称为有源元件。
上述二端元件两端钮间的电压与通过它的电流之间都有确定的约束关系，这种关系叫作元件的伏安特性。
该特性由元件性质决定，元件不同，其伏安特性不同。
这种由元件的性质给元件中通过的电流、元件两端的电压施加的约束又称为元件约束。
用来表示伏安特性的数学方程式称为该元件的特性方程或约束方程。
1．3．1 电阻元件及欧姆定律1．电阻元件的图形、文字符号电阻器是具有一定电阻值的元器件，在电路中用于控制电流、电压和控制放大了的信号等。
电阻器通常就叫电阻，在电路图中用字母“R”或“r”表示，电路图中常用电阻器的符号如图1．1２所示。
电阻器的SI（国际单位制）单位是欧姆，简称欧，通常用符号“Ω”表示。
常用的单位还有“KΩ”“MΩ”，它们的换算关系如下：1MΩ=1000KΩ=1000000Ω电阻元件是从实际电阻器抽象出来的理想化模型，是代表电路中消耗电能这一物理现象的理想二端元件。
如电灯泡、电炉、电烙铁等这类实际电阻器，当忽略其电感等作用时，可将它们抽象为仅具有消耗电能的电阻元件。
电阻元件的倒数称为电导，用字母G表示，即电导的SI单位为西门子，简称西，通常用符号“S”表示。
电导也是表征电阻元件特性的参数，它反映的是电阻元件的导电能力。
2．电阻元件的特性电阻元件的伏安特性，可以用电流为横坐标，电压为纵坐标的直角坐标平面上的曲线来表示，称为电阻元件的伏安特性曲线。
如果伏安特性曲线是一条过原点的直线，如图1．1３（a）所示，这样的电阻元件称为线性电阻元件，线性电阻元件在电路图中用图1．1３（b）所示的图形符号表示。
在工程上，还有许多电阻元件，其伏安特性曲线是一条过原点的曲线，这样的电阻元件称为非线性电阻元件。
伏安特性曲线的应用.doc
U（V）
12
等效电源： E=12v，
6
U=E-Ir’
r’=20Ω 画电源的U-I图线。
P灯=IU
交点则是：
=1.75W
等效电源的端压= 灯的电压； 等效电源的电流=灯的电流；
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
I(A)
右图是一灯泡的U-I图。现将它与电阻R=5Ω串联 后接在内阻为15Ω，电动势为12v的电源两端， 当电键K闭合时，求灯泡的电功率。
左图为某一小灯泡的U－I图线，现将两个这样的小 灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在电 动势为5V、内阻为1Ω的电源两端，如右图所示。则 通过每盏小灯泡的电流强度为____0_.3A，此时每盏小 灯泡的电功率为___0_.6_W。
U/V 6
5
R
4
3
E,r
2
1
I/A
O 0.1 0.3 0.5
右图是一灯泡的U-I图线,此灯泡接在内 阻为15Ω，电动势12V的电源两端,闭合 电键后，求灯泡的电功率。
U（V）
12
6
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 I(A)
右图是灯泡的U-I图。现将它与电阻R=5Ω 串联后接在内阻为15Ω，电动势为12v的电 源两端，当电键K闭合时，求灯泡的电功 率。
U伏
如图,其中一条是
某均匀电阻丝的伏
32 1
安特性曲线.另一
条是电源的伏安特
1.5
性曲线.现将电阻
I安 丝截取半条和这个
0 2 3 4 6 电源组成闭合电路, 请用作图法求这时
P=IU=3×1.5=4.5W 电阻的电功率。
U（V）
导体的伏安特性曲线课件
―→
应用I＝qt 计算
[解析] 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场 的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷 定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向 相同，即由 A 指向 B。
每个离子的电荷量是 e＝1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子
(× )
(2)通过导体某横截面的电荷量越多，电流越大。
( ×)
2：填空 在金属导体中，若 10 s 内通过某一横截面的电荷量 q＝10 C，则 导体中的电流大小为_1_A。
知识点二 欧姆定律
1．欧姆定律 (1)内容：导体的电流与导体两端的电__压__成正比，与导体的_电__阻_ 成反比。
U (2)表达式：I＝_R_。
2．伏安法 (1)内容：用电压表测量导体两端的电压，用电流表测量通过导 体的电流来计算导体的电阻的方法。 (2)表达式：R＝UI 。
①欧姆定律公式中的 I、U、R 必须对应同一导体或同 一段纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽等电器的电路)。
②I＝UR表明通过同一导体的电流 I 与导体两端电压 U 成正比， 与其电阻 R 成反比。
考点 3 导体的伏安特性曲线 导体在 A 状态下的电阻的倒数是该点切线的斜率还是 OA 直线 的斜率？
提示：是 OA 直线的斜率，曲线上各点切线的斜率无意义。
1．伏安特性曲线：用纵坐标表示电流 I，用横坐标表示电压 U， 这样画出的导体的 I-U 图像称为导体的伏安特性曲线。
2．线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适 用的元件，如金属导体、电解液导体。
2．对 I＝qt 的理解
电流定义式
电流方向
(1)I＝qt 是单位时间内通过导体横截面的 电流方向与正电荷定
伏安特性曲线
伏安特性曲线伏安特性曲线是加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线，u>0的部分称为正向特性，u<0的部分称为反向特性。
伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出I-U图像，这种图像常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学常用的图像法之一。
快速导航目录∙1基本定义∙2存在原理∙3实验举例∙4实验方法∙5实验原理∙6参考资料1基本定义二极管伏安特性曲线某一个金属导体，在温度没有显著变化时，电阻是不变的，它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。
因为温度可以决定电阻的大小。
欧姆定律是个实验定律，实验中用的都是金属导体。
这个结论对其它导体是否适用，仍然需要实验的检验。
实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。
也就是说，在这些情况下电流与电压不成正比，这类电学元件叫做非线性元件。
2存在原理二极管伏安特性曲线加在PN结两端的电压和流过二极管的电流之间的关系曲线称为伏安特性曲线。
如图所示：正向特性：u>0的部分称为正向特性。
反向特性：u<0的部分称为反向特性。
反向击穿：当反向电压超过一定数值U（BR）后，反向电流急剧增加，称之反向击穿。
势垒电容：耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容Cb。
变容二极管：当PN结加反向电压时，Cb明显随u的变化而变化，而制成各种变容二极管。
如下图所示。
平衡少子：PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子。
非平衡少子：PN结处于正向偏置时，从P区扩散到N区的空穴和从N区扩散到P区的自由电子均称为非平衡少子。
扩散电容：扩散区内电荷的积累和释放过程与电容器充、放电过程相同，这种电容效应称为Cd3实验举例研究小灯泡伏安特性曲线方法:【目的和要求】通过实验绘制小灯泡的伏安曲线，认识小灯泡的电阻和电功率与外加电压的关系。
【仪器和器材】学生电源（J1202型或J1202－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），直流电流表（J0407型或J0407－1型），滑动变阻器（J2354－1型），小灯泡（6．3伏、0．3安或6伏、3瓦），小灯座（J2351型），单刀开关（J2352型），导线若干。
物理重点突破第12讲 伏安特性曲线的理解与应用
第12讲伏安特性曲线的理解与应用【方法指导】1.伏安特性曲线的理解导体的伏安特性曲线是指电流与电压的关系曲线，用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，即得导体的I－U图象。
（1）线性元件：导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的线性关系，具有这种特点的元件称为线性元件，如金属导体、电解质溶液等．（2）非线性元件：伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件，称为非线性元件，如气态导体、半导体元件等．（3）I-U曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而U-I曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻．如图所示：甲图中斜率表示导体电阻的倒数，所以RⅠ＜RⅡ；乙图中斜率表示导体的电阻，所以RⅠ＞RⅡ.2.伏安特性曲线问题的分析方法（1）分析图像是要看准是I-U图像还是U-I图像。
I-U图像中，各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而U-I曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻。
（2）分清图线的斜率和图线上的点与原点连线的斜率。
两种图像中计算电阻时都是利用的图线上的点与原点连线的斜率，而不是图线的斜率。
（3）不可用直线倾角的正切来求物理图线的斜率。
物理图像中，横轴和纵轴的标度选取一般不同，且同一问题两次作图时标度也有可能不同，因此物理图线的斜率不一定等于数学上直线倾角的正切。
【对点题组】1．有a、b、c、d四个电阻，它们的U－I关系图象如图所示，则电阻最大的是()A ．aB ．bC ．cD ．d2.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是( )A ．加5 V 电压时，导体的电阻为5 ΩB ．加11 V 电压时，导体的电阻为1.4 ΩC ．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D ．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小3．如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U 和电流I .图线上点A 的坐标为(U 1、I 1)，过点A 的切线与纵轴交点的纵坐标为I 2，小灯泡两端的电压为U 1时，电阻等于 ( )A.I 1U 1B.U 1I 1C.U 1I 2D.U 1I 1－I 24.甲、乙两个电阻，它们的伏安特性曲线画在一个坐标系中如下图所示，则( )A ．甲的电阻是乙的电阻的1/3B ．把两个电阻两端加上相同的电压，通过甲的电流是通过乙的两倍C ．欲使有相同的电流通过两个电阻，加在乙两端的电压是加在甲两端电压的3倍D ．甲的电阻是乙的电阻的2倍5．图示是某导体的I -U 图线，图中倾角为α＝45°，下列说法正确的是( )A ．通过电阻的电流与其两端的电压成正比B ．此导体的电阻R ＝2 ΩC ．IU 图线的斜率表示电阻的倒数，所以电阻R ＝cot 45°＝1.0 ΩD．在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电量是6.0 C6.如下图所示为两电阻R A、R B的伏安特性曲线，由图可知：(1)这两电阻大小之比为R A∶R B＝________.A．1∶3 B．3∶1C．1 D. 1(2)当这两个电阻分别加上相同电压时，通过的电流之比为I A∶I B＝________.A．1∶3 B．3∶1C．1 D. 1(3)当这两个电阻分别通上相同电流时，电阻两端的电压之比为U A∶U B＝________.A．1∶3 B．3∶1C．1 D. 17.如图所示的图象所对应的两个导体：(1)电阻R1∶R2为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为多少？(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为多少？答案精析【对点题组】1．【答案】A 2.【答案】AD【解析】对某些电学元件，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的UI 值仍表示该点所对应的电阻值．本题中给出的导体在加5 V 电压时，UI 值为5，所以此时电阻为5 Ω；当电压增大时，UI 值增大，即电阻增大，综合判断可知B 、C 项错误．3．【答案】B【解析】本题考查利用小灯泡的伏安特性曲线求电阻，意在考查学生对小灯泡的伏安特性曲线以及对电阻定义式的理解．由电阻的定义式R ＝U /I 可知，B 正确，其他选项错误．要特别注意R ≠ΔU /ΔI . 4.【答案】AC 5．【答案】AB【解析】通过电阻的电流I 与其两端的电压U 成正比．A 正确；导体的电阻R ＝U I ＝10 V/5 A＝2 Ω.B 正确；I U 图线的斜率等于电阻的倒数，而斜率k ＝ΔyΔx ＝0.5，所以电阻为2 Ω，而cot 45°＝1，所以电阻R ≠cot 45°.故C 错误；在R 两端加6.0 V 电压时，电流I ＝U R ＝62 A ＝3 A ，每秒通过电阻截面的电量是q ＝It ＝3×1 C ＝3 C ．故D 错误．故选A 、B. 6.【答案】(1)A (2)B (3)A 【解析】(1)由R ＝U I ＝U I ∆∆得，R A ＝1030Ω＝13 Ω，R B ＝1010 Ω＝1 Ω. 所以R A ∶R B ＝1∶3，故选项A 正确． (2)由I ＝UR知，I A ∶I B ＝R B ∶R A ＝3∶1，故选项B 正确． (3)由U A ＝I A R A ，U B ＝I B R B ，I A ＝I B ，得U A ∶U B ＝R A ∶R B ＝1∶3，故选项A 正确． 7.【答案】(1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3【解析】(1)因为在IU 图象中，R ＝1k ＝ΔUΔI ，所以R 1＝10×10－35×10－3Ω＝2 Ω， R 2＝10×10－315×10－3 Ω＝23 Ω， 所以R 1∶R 2＝2∶(23)＝3∶1.(2)由欧姆定律得 U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，由于I 1＝I 2，则U 1∶U 2＝R 1∶R 2＝3∶1. (3)由欧姆定律得 I 1＝U 1R 1，I 2＝U 2R 2，由于U 1＝U 2，则I 1∶I 2＝R 2∶R 1＝1∶3.。
伏安特性曲线
【实验结论及分析】
描绘出的图线是一条 曲 线。它的斜率随电 压的增大而 减小 ，这表明小灯泡的电阻随电 压（温度）升高而 增大 。
【误差分析】
1、读数时的视觉误差。 2、由于电压表的分流，使电流表的示数总大于 流过小灯泡的这时电流，从而产生误差。
2013-11-11 9
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导体的伏安特性曲线
让更多的孩子得到更好的教育
1．伏安特性曲线：导 体中的电流I随导体 两端的电压U变化的 图线，叫做导体的 伏安特性曲线，如 图所示：
图线斜率表示电阻倒数即R=U/I=1/K．
2013-11-11
1
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V
A
滑动变阻器
学生电源、开关、导线
2013-11-11 6
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让更多的孩子得到更好的教育
【实验步骤】
1、设计实验电路
A V
A
C
B
S
2、实物连接 （1）连接实物图
（2）（3）（4）（5）（6）
1.0 0.10 5.0 0.25
1.2 0.12 6.0 0.27
1.5 0.14 6.3 0.27
2.0 0.16
2013-11-11
8
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高中物理-欧姆定律-伏安特性曲线
1．由于导体的导电性能不同，所以不同的导体对应不同的伏安特性曲线。
2．伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。
3．伏安特性曲线为直线时图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故图甲中R a<R b。
4.伏安特性曲线为曲线时，如图乙所示，导体电阻R n=Un,即电阻要用图线上点InP n,的坐标（U n, I n）来计算，或者用曲线上某点与坐标原点连线的斜率等于该点对应电阻的倒数关系来计算，不能用该点的切线斜率来计算。
考点1：伏安特性曲线的理解例1将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示。
其中阻值最接近的两个电阻是( )A．a和b B．b和d C．a和c D．c和d例2一个小灯泡，当它两端的电压在3 V以下时，电阻等于15 Ω不变；当它两端的电压增大到4 V时，钨丝温度明显升高，它的电阻为16 Ω；当电压增大到5 V 时，它的电阻为18 Ω，它在0～5 V电压范围内的伏安特性曲线与下列哪个图像相符( )练习1.(2018·杭州五校联考)如图所示为A、B两电阻的U-I图像，关于两电阻的描述正确的是( )A．电阻A的阻值随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的阻值2.某同学做三种电学元件的导电性实验，他根据所测量的数据分别绘制了三种元件的I-U图像，如图所示，则下列判断正确的是( )A．只有乙图正确B．甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定错误D．甲、乙、丙三个图像都可能正确，并不一定有较大误差某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )A．B点的电阻为12 ΩB．B点的电阻为40 ΩC．导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD．导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω4.4．如图所示是某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是（）A．当导体两端的电压是4V时，导体的电阻是10ΩB．当导体两端的电压是4V时，导体的电阻是0.1ΩC．当导体两端的电压是8V时，导体的电阻是20ΩD．当通过导体的电流是0.2A时，导体两端的电压是2V5.如图所示，图中1、2分别为电阻R1、R2的电流随电压变化的关系图线，则( ) A．R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅰ区域B．R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域C．R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域D．R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅱ区域如图所示，图线1、2分别表示导体A、B的伏安特性曲线，它们的电阻分别为R1、R2，则下列说法正确的是（）A．R1:R2=1:3B．R1:R2=3:1C．将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1:U2=1:2D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1:I2=1:3考点2 ：欧姆定律与伏安特性曲线的综合例1.小灯泡通电后期电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN 为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是（）A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为R=U1I1C. 对应P点，小灯泡的电阻为R=U I2−I1D. 对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小练习21.如图所示为一灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I。
伏安特性曲线(精)
逸出。
• 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。
• 单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强 I = Nh .
I 越强 , 到阴极的光子越多, 则逸出的光电子越多。
• 电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累。
四. 光的波粒二象性
光子能量
E mc2 h
光子质量 光子动量
m
h
c2
h
c
p
m c
h
c
h
粒子性
波动性
五. 光电效应的应用
光电成像器件能将可见或不可见的辐射图像转换或增强成 为可观察记录、传输、储存的图像。
红外变像管 像增强器
红外辐射图像 → 可见光图像 微弱光学图像 → 高亮度可见光学图像
光电倍增管
测量波长在 200~1200 nm 极微弱光的功率
性
关 系
0
iS3 I3
Ua 遏止电伏压安与特频性率曲关线系曲线U
总结
• 只有光的频率 0 时，电子才会逸出。 • 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。
• 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 • 光电子即时发射，滞后时间不超过 10–9 秒。
二. 经典物理与实验规律的矛盾
• 电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与
光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 0 。 • 光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 无关。
• 当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。
三. 爱因斯坦光子假说 光电效应方程
光是光子流 ，每一光子能量为 h ，电子吸收一个光子
讨论
h
A
伏安特性曲线的解读与应用
点评 ： 求 解 本 题 必 须 读 懂 伏 安 特 性 曲 线
的 物 理 意 义 和 几 何 意 义 。 在 解 决 恒 定 电 流 的 某 些 问题 时 ， 如 果 可 以 巧 妙 地 应 用 伏 安 特 性
田
乙
图 ｌ
曲线进 行 分析 ， 不 仅 可 以 避 免 运 用 数 学 列 式 的复 杂运算 ， 而且 可 以获得 直观 形 象 、 一 目了
更 加 直 观 地 反 映 某 元 件 的 电 压 和 电 流 的 关
系， 我们常常选用伏安 （ Ｉ ） 特 性 曲 线 来 描 绘 。常见 的伏 安 特性 曲线 主要 有 两 种 ： 一 种
是 电阻元件 对 应 的伏 安 特性 曲线 （ 如 图 பைடு நூலகம் 甲
项 Ｂ正 确 。 根 据 两 伏 安 特 性 曲线 交 点 表 示 Ｉ 作点 ， 交点 的纵 、 横坐标 的 乘积 表示 电 源输 ｛ ｝ Ｊ
矩 形 ＰＱＯＭ 所 围 的 面 积
解析 ： 根 据 电 源 的 路 端 电 压 随 输 出 电 流 变 化 的 图 像 斜 率 的 绝 对 值 表 示 电 源 内 阻 可
知 ， 电 源 ｌ与 电 源 ２的 内 阻 之 比 是 ｌ ｌ ：７ ， 选
解析 ： 根据 Ｉ ｕ 图 像 斜 率 的 倒 数 表 示 小
…
、
● １ — Ｊ
，
高考理化
２ Ｏ ｌ ８年 １月
应 根 据 欧 姆 定 律 Ｒ 一
』 ２
计算 ， 选 项 Ｂ正 确 。
与 Ｎ 的横 坐 标 之 比 为 电 流 比 ， 由
一
，
因为 小 灯 泡 的 电 阻 是 变 化 的 ， 所 以 要 想 根 据 斜率 求 电阻 ， 就必须 保 证增 量很 小 才 行 ， 选项
揭开高中物理伏安特性曲线的神秘面纱
揭开高中物理伏安特性曲线的神秘面纱物理图像是表示物理现象和规律的一种重要方法，图像可以用于表达抽象的物理问题，具有简单、直观、形象的特点。
有许多科学问题用数学形式往往难以突破，问题的实质可能被掩盖，但往往非常简单的图像可以达到这样的效果。
伏安特性曲线就是最好的例子，笔者结合几年的教学实际谈谈认识。
伏安特性曲线即I-U图像叫导体的伏安特性曲线，这个图像是通常用于研究导体电阻的变化规律，是一种常见的图像方法。
根据伏安特性曲线的不同，把I-U图像是通过原点的直线的电学元件称为线性元件；I-U图像是曲线的电学元件称为非线性元件。
伏安特性曲线中通过坐标原点的直线（即线性元件）电阻的计算，可直接用R=U/I求得，因此直线的斜率K=I/U即是电阻的倒数，电阻恒定不变。
而非线性元件的伏安特性曲线是弯的，各点的斜率时刻发生改变，那么非线性元件的伏安特性曲线上某点的电阻是该点切线斜率还是该点与原点连线的斜率呢？为什么会有两种矛盾的表达的方式，哪一种才是正确、合理的呢？一、典型例题例1：如图1中所示，如果你加在导体的电压为原来的3/5，导体中的电流是减少0.4A，如果所加电压变成原来的2倍，则导体中的电流为多大？1/ 5解法一：一个线性电阻的解决方案：导体的电阻，符合欧姆定律，由欧姆定律：R=U /I ，又知R= ，解得I =1.0A.又因为R= = ，所以I =2I =2.0A.解法二：画出导体的I-U图像，如图所示，设原来导体两端的电压为U 时，此时导体中的电流为I .由图知= = = .所以I =1.0A，I =2I =2.0A.例2：小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段（曲线）所示，由图2可知，灯丝的电阻因温度的影响改变了？摇？摇？摇？摇Ω.解：A点电阻R = = =30Ω，B点电阻R = = =40Ω，所以R -R =10Ω。
例3：为探求小灯泡L的伏安特性，连好图示电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。
导体的伏安特性曲线课件2
知识点二 欧姆定律 1．欧姆定律：I＝UR． 2．电阻的表达式：R＝UI ． 3．在实验室中我们利用伏安法来计算导体的电阻．
知识点三 导体的伏安特性曲线 1．伏安特性曲线． (1)概念：以纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的 I-U图像． (2)形状． ①过原点的直线对应元件叫①线性元件． ②过原点的曲线对应元件叫②非线性元件． 2．欧姆定律的适用条件． 欧姆定律适用于金属导电和电解质溶液导电．
A．甲、乙两导体中的电流相同 B．乙导体中的电流是甲导体中的2倍 C．甲、乙两导体两端的电压相同 D．乙导体两端的电压是甲的2倍
解析：由电流的定义式I＝
Q t
可知乙导体中的电流是
甲的两倍，A错误，B正确．由I＝
U R
得U＝IR，因R乙＝
2R甲，可知乙导体两端的电压是甲导体两端电压的4倍，
C、D错误．
m 2eU
，故选项
答案：B
探究三 对欧姆定律的进一步理解
1．欧姆定律的“两性”． 同体性 表达式I＝UR中的三个物理量U、I、R 对应于同一段电路或导体 同时性 三个物理量U、I、R对应于同一时刻
2.公式I＝UR和R＝UI 比较．
比较项目
I＝UR
欧姆定律的表达 意义
形式
R＝UI 电阻的定义式
前后物理 I与U成正比，与 量的关系 R成反比
答案：B
6．若加在某导体两端的电压变为原来的
3 5
时，导体
中的电流减小了0.4 A．如果所加电压变为原来的2倍，
则导体中的电流多大？ 3U0
解析：由欧姆定律得R＝UI00＝I0－50.4 A，所以I0＝1.0
A，又因为R＝UI00＝2IU20，所以I2＝2I0＝2.0 A.
8.4伏安特性曲线
新课标高三一轮复习精品学案第八章第4讲第八章恒定电流第四讲描绘小灯泡的伏安特性曲线【重点知识精讲】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。
与描绘小灯泡的伏安特性曲线实验类似的是研究元件的伏安特性曲线，凡是要求画出两端电压从零开始的伏安特性曲线都必须采用分压电路。
典例1（2012·四川理综）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻r v=9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0~10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_________________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。
请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
【答案】：①5 ②4 ③实验电路图如图。
【解析】：①电压表的示数为2.30V，此时小灯泡L的电阻R=U/I=5Ω。
②如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，电压表中电流为13mA，加在L上的电压值是3V+13mA×3kΩ=4V。
③题目要求在乙同学的基础上利用所供器材，补画出实验电路图，可将电压表串联标准电阻R2，量程扩大为4V。
将电流表A2并联标准电阻R1，量程扩大为0.72A。
【考点定位】此题考查探究小灯泡L的伏安特性曲线及其相关知识。
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新课标高三一轮复习精品学案第八章第4讲第八章恒定电流第四讲描绘小灯泡的伏安特性曲线【重点知识精讲】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。
与描绘小灯泡的伏安特性曲线实验类似的是研究元件的伏安特性曲线，凡是要求画出两端电压从零开始的伏安特性曲线都必须采用分压电路。
典例1（2012·四川理综）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻r v=9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0~10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_________________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。
请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。
【答案】：①5 ②4 ③实验电路图如图。
【解析】：①电压表的示数为2.30V，此时小灯泡L的电阻R=U/I=5Ω。
②如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，电压表中电流为13mA，加在L上的电压值是3V+13mA×3kΩ=4V。
③题目要求在乙同学的基础上利用所供器材，补画出实验电路图，可将电压表串联标准电阻R2，量程扩大为4V。
将电流表A2并联标准电阻R1，量程扩大为0.72A。
【考点定位】此题考查探究小灯泡L的伏安特性曲线及其相关知识。
针对训练题1（2011·福建理综卷21题（2））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_______档进行测量。
（填选项前的字母）A.直流电压10VB.直流电流5mAC.欧姆× 100D.欧姆× 1②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，○V为电压表（量程6V，内阻20kΩ），○A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。
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_ 端；（填“左”或“右”）Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线）Ⅲ. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。
（填“不变”、“增大”或“减小”）【解析】：由于小电珠的电阻一般不大，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欧姆× 1，选项D正确。
对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电珠上电压为零处，即最左端。
闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是滑动变阻器左端与电源没有连接好。
由描绘出的小电珠的伏安特性曲线可知，小电珠的电阻值随工作电压的增大而增大。
【答案】①D②Ⅰ.左Ⅱ 1 5 Ⅲ. 增大【点评】描绘小电珠伏安特性曲线是高考命题频率很高的实验，常与电路连接、仪器选择、故障判断、图象分析等相结合，试题难度一般中等。
典例2（2010浙江理综）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流-电压的数据如下表所示：（1）用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；（2）为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出图线的特征，并解释形成的原因。
答案：（1）根据上表数据描绘的电压随电流的变化曲线如图所示。
（2）电阻随电流增大，存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同。
第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
针对训练题2.（2010安徽理综）太阳能是一种清洁、“绿色”能源。
在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。
太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。
某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。
所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图2的I-U图像。
由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻_____________ （填“很大”或“很小”）；当电压为2.80V 时，太阳能电池的电阻约为____________Ω。
【答案】（1）如右图所示。
（2）很大；1.0×103【解析】（1）根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，电路连接如图；（2）在电压小于 2.00V时，由图可知电流很小（几乎为零），由R=U/I可知，太阳能电池的电阻R很大；（3）当电压为2.80V时，根据题图读出对应的电流I=2.8mA，由R=U/I得：R=1.0×103Ω。
【达标测试题】1.（2012年4月山东潍坊二模）某同学要描绘一小灯泡（3V，1.5W）的伏安特性曲性，他设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为4V，电压表有两个量程.①请帮助该同学将连线补充完整.②实验中某次电压表示为2.5V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的实际功率为___________W.1. 答案：①连线如图。
②1.1解析：（1）电流表示数为0.44A，此时小灯泡的实际功率为P=UI=2.5×0.44W=1.1W。
2(12分）（2012年3月四川乐山市二模）有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现要描绘这个灯泡的伏安特性图线.,有下列器材供选用。
：A. 电压表(0〜5V,内阻约为10kΩ)B. 电压表(0〜10V，内阻约为20kΩ)C. 电流表(0〜0.3 A,内阻约为1Ω)D. 电流表(0〜0.6A,内阻约为0.4Ω)E. 滑动变阻器(10Ω,2A)F. 学生电源(直流6V),还有开关、导线若干②实验时要求尽量减小实验误差,测量电压时应从零开始多取几组数据，请将图甲中实物连接成满足实验要求的測量电路.③某同学根据实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线(如图乙所示〉,若用电动势为2.答案：①A D ②如图所示。
③0.80解析：①由小灯泡规格可知正常工作电流为0.5A，选择量程0〜5V的电压表A，选择量程0〜0.6A的电流表D。
②设计成电流表外接的分压电路。
③在小灯泡的伏安特性曲线图中作出电源的的伏安特性曲线，两曲线的交点纵横坐标的乘积即等于小灯泡的实际功率。
3．（2012年3月江苏省苏北四星级高中联考）发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用。
图甲是一种发光二极管的实物图，正常使用时，带“＋”号的一端接高电势，带“－”号的一端接低电势．某同学想描绘它的伏安特性曲线，实验测得它两端电压U 和通过它电流I 的数据如下表所示：(1)实验室提供的器材如下：A ．电压表(量程0-3V ，内阻约10kΩ)B ．电压表(量程0-15V ，内阻约25 kΩ)C ．电流表(量程0-50mA ，内阻约50Ω)D ．电流表(量程0-0.6A ，内阻约1Ω)E ．滑动变阻器(阻值范围0-10Ω，允许最大电流3A)F ．电源(电动势6V ，内阻不计)G ．开关，导线该同学做实验时，电压表选用的是 ，电流表选用的是 （填选项字母）； (2)请在图乙中以笔划线代替导线，按实验要求将实物图中的连线补充完整；(3)根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U 图线；(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA ，现将此发光二极管与电动势为3V 、内阻不计图甲的电池组相连，还需串联一个阻值R= Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态(结果保留三位有效数字) ．3．答案：（1）A C （2）实物图如图所示。
（3）发光二极管的I-U图线如图所示。
（4）120Ω解析：根据测量数据可知，该同学做实验时，电压表选用的是量程0-3V的电压表A，电流表选用的是(量程0-50mA电流表C。
描绘发光二极管的I-U图线，采用分压电路。
由于电流表内阻较大，设计成电流表外接。
此发光二极管的最佳工作电流为10mA，由该发光二极管的I-U图线可知对应的电压为1.8V。
现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R=3-1.80.010Ω=120Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态.4．（12分）（2012年贵州省黔东南州一模）某课外学习小组想描绘标有“4 V、2 W”的小灯泡的U—I图象，除导线和开关外还备有以下器材可供选择：A．电流表(量程0.6 A,内阻约为1 Ω)B．电流表(量程3.0 A,内阻约为0.2 Ω)C．电压表(量程5.0 V,内阻约为5 kΩ)D．电压表(量程15.0 V,内阻约为15 kΩ)E．滑动变阻器(最大阻值为200 Ω,额定电流100 mA)F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω,额定电流1.0 A)G．电源(电动势为6.0 V,内阻约为1.5 Ω)(1)实验中所用的电流表应选；电压表选；滑动变阻器应选(只需填器材前面的字母代号)。
甲乙(2)将图甲中的实物连接成实验所需的电路(有两根导线已经接好)。
实验开始时，滑动变阻器的滑片应该置于最 端(填“左”或“右”)。
(3)经过正确的操作，测得的数据如下表： 请在图乙中描点画出小灯泡的U —I 曲线。
4.答案： (1) A ；C ；F(2)实物图如下图（a ）所示； 左 (3)U —I 图线如下图（b ）所示解析：由于小灯泡额定电流为0.5A ，所以实验中所用的电流表应选量程0.6 A 的A ；电压表选量程5.0 V 的C ；采用分压电路，滑动变阻器应选最大阻值为10 Ω的F 。
电路设计成电流表外接的分压电路。
滑动变阻器的滑片应该置于小灯泡两端电压为零的最左端。