伏安特性曲线

对“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的再认识

湖北省十堰市郧县第一中学魏自成 442500

本实验主要是让学生掌握如何根据测量对象确定器材规格和量程，如何设计实验电路；怎样描绘曲线，分析实验误差，总结物理规律等一些目的，达到一石多鸟的效果。实验设计理念阐述地自然流畅，在实验方案中，对电表量程，电流表内外接法的确定，滑动变阻器的连接方式，滑片起始位置及滑动方向，都了做了详尽的解释说明，误差分析也很全面，非常完美，是一个理想的样板实验，示范作用强，对培养学生的实验能力大有帮助，然而本人觉得还可以再做一点儿补充说明和改变。

第一部分补充释疑

1、为什么不用电池组而选用学生电源？

学生电源是稳压电源，电路接入确定的电压档位后，路端电压不随外电路发生改变。若选定“3A”直流输出,总电流不会超3A,而电池组受电源内阻的影响,路端电压不稳定,波动幅度大,电池个数少,灯泡不能正常发光,个数较多,若操作不慎或失误,存在烧毁灯泡的可能,一旦出现短路,极易损坏电源,安全性不够。另外,该实验记录数据多,耗时长,电池组电动势下降显著,电路稳定性不足。

2、为什么不谈通电时间长短和电流的大小的影响？

该实验不同于金属电阻率的测定，电阻率测定对象是某一温度下的定值电阻，若电路中电流大，时间长，测量对象因发热而温度升高，电阻变大，不符合实验要求，为了使其电阻不变或变化微弱，就要通过控制电流来实现。灯泡伏安特性曲线实验的探究对象正是不同温度下的灯丝电阻，而电流大小，通电

时间长短就决定着灯丝的温度，所以在额定电流范围内，对电流没有限制。

3、为什么灯泡发光前和接近正常发光时，曲线近似呈线性？

当灯泡处于低电压，弱电流状态时，灯丝发热功率小，散热快，温度基本不变，电阻变化微弱；当灯泡在接近额定工作状态时，灯丝热功率大，产生的热量多，与环境温差加大，散热更快，达到动态的产、出平衡，温度也基本不变，电阻不变，故两个状态下，曲线均近似呈线性。

第二部分更换部分器材，借助计算机绘图进一步减小误差。

1、为减小指针式电表灵敏度低引起的误差和读数时的偶然误差，可以用电

压、电流传感器代替并与计算机相连。这样具有三个优点，首先提高了测量精度，其次避免了读数误差，再次还可以解决一个常被人们忽视的问题——在测量过程中，电压、电流的读数和记录总是有先后的，而灯丝处于持续通电状态，不同时刻，温度往往不同，故电阻也不同，先测量的电流（电压）值与后测量的电压值（电流）不对应同一电阻，实验中却把它们一起做为一组（U，I）值强加于同一电阻，利用计算机方便快捷的特点，可同时读取数据，真正实现（U，V）同步，进一步减小误差。

2、用Excel图表功能描绘伏安特性曲线，减小人工绘图不准造成的偶然误

差。

依下列数据为例说明如何用Excel图表功能描绘伏安特性曲线。

①、在工作表中选电流，电压两行数据，单击常用工具栏中的“图表向导”按钮，图表类型选XY散点图，子类型选平滑线散点图，点击下一步。

②、选定数据区域，系列产生在行，点击下一步。出现图表选项对话框

。③、在图表选项对话框中标题选项卡的图表标题中输入“小灯泡伏安特性曲线”，在X轴中输入“电流”，Y轴中输入“电压”，网格线中X轴勾选次要网格线，Y轴勾选主要网格线，图例取销勾选，数据标志选Y轴，单击完成按钮。如下图所示：

这种计算机绘制的图线相较于人工绘图精度更高。