描绘小灯泡的伏安特性曲线

电学实验复习一、电学实验中仪器的选择方法： 1.基本原则（1）安全――不损坏实验器材 （2）精确――尽可能减少实验误差（3）方便――便于实验操作、读数和数据处理 2.实验仪器的选取（1）电源允许的最大电流大于电路中的实际电流（2）用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流（3）电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值，一般两表的指针应指在满偏刻度的1／2位置为宜二、滑动变阻器的两种接法及选择方法： 1.限流式：如图 2.分压式：如图3.滑动变阻器两种接法的选择： （1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，因此，优先考虑限流接法 （2）在以下三种情况下必须要选择分压接法a.题目所提供的实验仪器，电表量程或待测电阻的最大允许电流小于限流电路中最小电流b.变阻器总电阻远小于被测电阻c.要求待测电阻的电压从零开始连续变化 三、电流表内、外接法的选择：由于电流表、电压表内阻的影响，不管采用电流表内接还是外接都将引起误差。

为减小误差，当Rx 较小时一般采用外接法，Rx 较大时则采用内接法。

实验一：测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，并分析曲线的变化规律 二、实验原理金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，从而使金属导体的升高而增大，因此，对一只灯泡而言，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可相差几倍或几十倍，它的伏安特性曲线应该是一条曲线。

三、实验器材小灯泡；4V －6V 学生电源；滑动变阻器；电压表；开关；导线若干 四、实验步骤1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路图2.把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的Ａ端，电路经检查无误后，闭合电键S3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U ，记入记录表格内，断开电键Ｓ4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线5.拆去实验线路，整理好实验器材 五、注意事项1.因本实验要作出I －U 图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法2.本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此采用电流表的外接法3.电键闭合前变阻器滑片移到图中的Ａ端4.电键闭合后，调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压5.在坐标纸上建立一个直角坐标系，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；要用平滑曲线将各数据点连接起来六、练习巩固1.一个标有“220V ，60W ”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增大到220V ，在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图像表示，题中给出的四个图线如图所示，其中肯定不符合实际的是2.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用小灯泡为“6V ，3W ”，其他供选择的器材有：电压表V1（量程6V ，内阻20K Ω）； 电流表A1（量程3A ，内阻0.2Ω）；电流表A2（量程0.6A ，内阻1Ω）；ABC D变阻器R1（0－1000Ω，0.5A ）；变阻器R2（0－20Ω，2A ）； 学生电源E （6－8V ）； 开关S 及导线若干（1）实验中要求在电压表0－6V 范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U 和对应的电流值I ，以便作出伏安特性曲线，则在上述器材中，电流表应选 ，变阻器应选 。

请画出此实验的原理图（2）该实验为什么必须采用电流表的外接法？3.如图所示，a 、b 、c 、d 是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片向接线柱移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是 A a 和b B a 和c C b 和c D b 和d4.实际小灯泡的伏安特性曲线不是直线是因为 A 小灯泡是非纯电阻电路B 任何导体的电阻均随温度的升高而增大C 金属导体的电阻一般随温度升高而增大D 以上说法均不正确（1）在图上画出I －U 图线（2）在图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 （3）这表明导体的电阻随温度升高而 6.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽量完整。

已知常温下待测热敏电阻的阻值约为4－5Ω，热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（3V ，内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5K Ω）、滑动变阻器（0－20Ω）、开关、导线若干。

在下面方框中画出实验电路图ｄ ｃ ｂａ实验二、测定金属的电阻率一、实验目的1.练习使用螺旋测微器2.学会用伏安法测量电阻的阻值3.测定金属的电阻率 二、实验原理根据电阻定律公式R ＝ρl ／S ，只要测量出金属导线的长度l 和它的直径d ，计算出导线的横截面积S ，并用伏安法测量出金属导线的电阻R ，即可计算出金属导线的电阻率。

三、实验器材螺旋测微器；毫米刻度尺；电池组；电流表；电压表；滑动变阻器；电键；被测金属导线；导线若干 四、实验步骤1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积S 2.按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S 。

改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入记录表格中，断开电键Ｓ。

求出电阻R 的平均值5.将测得R 、l 、d 的值，代入电阻率计算公式)4/(/2lI U d l RS πρ==中，计算出金属导线的电阻率6.拆去实验线路，整理好实验器材 五、注意事项1.本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，实验电路必须采用电流表外接法2.测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直3.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I 的值不宜过大（电流表用0－0.6A 量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大4.求R 的平均值可用两种方法：第一种是用R ＝U/I 算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像U －I （图线）的斜率求出。

若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑 六、练习巩固1.有一待测电阻Rx ，无法估计其粗略值，某同学应用伏安法进行测量，按图所示的甲乙两种电路各测一次，用图甲测得的数据是2.9V ，4.0mA ；用图乙测得的数据是3.0V ，3.0mA ，由此可知，用 图测量的值误差较小，测量值Rx ＝2.用伏安法测电阻时，若事先既不知道准备使用的电流表和电压表的内阻R A 和R V ，也不知道被测电阻的粗略值（手头没有万用表供测量），那么就无法比较R V /R X 和R A /R X ，的比值大小，也就无法决定应用电流表的内接法还是外接法。

这是可采用如图所示电路，把一端与电压表相连的导线的另一端（图中用箭头表示）先后接触点1和2，根据电流表、电压表两次示数变化的大小作出判断A 若电流表的示数变化明显，应采用电流表的外接法B 若电流表的示数变化明显，应采用电流表的内接法C 若电压表的示数变化明显，应采用电流表的外接法D 若电压表的示数变化明显，应采用电流表的内接法3.某电压表内阻在20－50K Ω之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材： 待测电压表V （量程3V ） 电流表A1（量程200A μ）电流表A2（量程5mA ） 电流表A3（量程0.6A ）滑动变阻器R （最大阻值1 K Ω） 电源E （电动势4V ） 电键S（1）提供的电流表中，应选用 （填写字母代号）（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在方框中画出符合要求的实验电路图 4.在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是（ ） A 用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B 用螺旋测微器在金属丝的三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C 用伏安法测电阻时采用电流表内接电路，多次测量后算出其平均值D 实验中应保持金属丝的温度不变5. 在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中正确的是（ ）A 如待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀刮漆皮，而两端接头部分则要用纱布打磨干净，以保证电路接触良好B 用米尺测量三次导线的总长，求出平均值l ，然后将导线接入测量电路中甲乙C 估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路D 合上电键S ，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流和电压的数值，计算出导线的电阻R6. 在“测定金属的电阻率”实验中，造成实验误差的原因是（ ） A 用伏安法测金属丝的电阻时，电流表及电压表内阻对电阻测量的影响 B 电池的内阻对实验的影响C 用米尺测金属丝的长度时的测量误差D 用螺旋测微器测金属丝的直径时的测量误差7. 在“测定金属的电阻率”实验中，由公式)4/(2lI U d πρ=可知，对实验结果的准确性影响最大的是（ ）A 导线直径d 的测量B 电压U 的测量C 电流I 的测量D 导线长度l 的测量8.用伏安法测电阻的实验中，按实验要求选用的电压表的最小分度为0.1V ，电流表的最小在这五组数据中，有效数字位数不符合要求的是第 组，数据有差错的是第 组 9.如图所示，P 是一根表面均匀的镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度l 为50cm 左右，直径D 为10cm 左右），镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍，现给你米尺，电压表，电流表，电源，滑动变阻器，电键和若干导线，请设计一个测量膜层厚度d 的实验方案 （1）实验中应测定的物理量是 （2）在虚线框内用符号画出测量电路图 10.一阻值约为30K Ω的电阻R ，欲用伏安 法较准确的测量出它的阻值，备选器材有： A.电源（E ＝16V ，r ＝2Ω） B.电源（E ＝3V ，r ＝0.5Ω）C.电压表（量程0－15V ，内阻50K Ω）D. 电压表（量程0－3V ，内阻10K Ω）E.电流表（量程0－500μA ，内阻500 Ω）F. 电流表（量程0－1mA ，内阻250Ω）G.滑动变阻器（阻值0－200Ω）H.电键一只，导线若干（1）.从上述器材中选出合适的有用的器材 （用字母表示） （2）.在方框中画出实验电路图M N。