伏安特性曲线

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小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0~3 V~15 V)与电流表(0~0.6 A~3 A)各一个、滑动变阻器 (最大阻值 20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔. 三、实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按如图的原理图连接好实 验电路.
精确,绘制曲线完整,可供该同学选用的器材除了开关、导线外,还有:
电压表 V1(量程 0~3 V,内阻等于 3 kΩ)
电压表 V2(量程 0~15 V,内阻等于 15 kΩ)
电流表 A1(量程 0~200 mA,内阻等于 10 Ω)
电流表 A2(量程 0~3 A,内阻等于 0.1 Ω)
滑动变阻器 R1(0~10 Ω,额定电流 2 A)
示数将(
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A.小于 4 V
B.等于 4 V
C.大于 4 V 小于 8 V
D.大于 4 V 小于 6V
【例 2】如图所示是用伏安法测电阻的部分电路,开关先接通 a 和 b 时,观察电压表和电流表示数的变化,那么( ) A.若电压表示数有显著变化,测量 R 的值时,S 应接 a B.若电压表示数有显著变化,测量 R 的值时,S 应接 b C.若电流表示数有显著变化,测量 R 的值时,S 应接 a D.若电流表示数有显著变化,测量 R 的值时,S 应接 b
滑动变阻器 R2(0~1 kΩ,额定电流 0.5 A)
定值电阻 R3(阻值等于 1 Ω)
定值电阻 R4(阻值等于 10 Ω)
定值电阻 R5(阻值等于 1 kΩ)
电源 E(E=6 V,内阻不计)
(1)请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
(2)该同学描绘出的 I–U 图象应是下图中的______。
(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,
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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
10 Ω)
(1)实验中电流表应选
,滑动变阻器应选
;(填写器材代号)
(2)如图所示,以下的四个电路中应选用
进行实验。
【例 4】要研究一个“2.5 V 0.1 W”小电珠的伏安特性,给出下列器材:
A.“2.5 V 0.1 W”小电珠
B.直流毫安表 A1(量程 0~10 mA,内阻 50 Ω) C.直流毫安表 A2(量程 0~50 mA,内阻 30 Ω)
D.直流电压表 V1(量程 0~3 V,内阻 5 kΩ)
E.直流电压表 V2(量程 0~10 V,内阻 10 kΩ)
F.直流电源(E=4 V,r=0)
G.滑动变阻器 R(阻值变化范围 0~10 Ω,允许最大电流 1 A)
根据器材的规格和实验要求,为使实验结果尽可能准确,直流毫安表应选_____.直流电压表应选_____,
知识点三、描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验原理 1.用电流表测出流过小电珠的电流,用电压表测出小电珠两端的电压,测出多组(U,I)值,在 U-I 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. 2.电流表外接:因为小电珠的电阻很小,如果电流表内接,误差明显较大;滑动变阻器采用分压式接法,使
电压能从零开始连续变化. 二、实验器材
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。
【例 8】【2018·天津】某同学用伏安法测定待测电阻 Rx 的阻值(约为 10kΩ),除了 Rx,开关 S、导线外,还有 下列器材供选用:
A.电压表(量程 0~1V,内阻约为 10kΩ) B.电压表(量程 0~10V,内阻约为 100kΩ) C.电流表(0~1 mA 内阻约为 30Ω) D.电流表(0~0.6A,内阻约为 0.05Ω) E.电源(电动势 1.5V,额定电流 0.5A,内阻不计) F.电源(电动势 12V,额定电流 2A,内阻不计) G.滑动变阻器 R0(阻值范围 0~10Ω,额定电流 2A) (1)为使测量尽量准确,电压表选用_________,电流表选用______________,电源选用______________。 (2)在虚线框中画出测量 Rx 阻值的实验电路图。 (3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会______________其真实 值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是_________________。
应采用电流表_____接法,滑动变阻器应采用_____接法。
【例 5】如图所示是某同学测量电阻 Rx 的电路。
(1)图中电压表的 P 接头未接,该同学将 P 接头分别试触 a、b 两点,观察到电压表的示数有明显变化,则
待测电阻 Rx 的阻值跟
表的内阻值相差不大,为了使测量 Rx 的值更准确,则 P 接头应接在
重点:量程的选择 1.电流表:直接用电源电动势除以待测电阻的阻值,当然还要考虑偏转尽量在中央。 2.电压表:量程接近电源电压,如果电源电压是 4V,也选小量程,因为 15V 的量程偏转过小,二是要考
虑电灯泡的额定电压;
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3.滑动变阻器就根据什么接法而定。
实验二、描述小灯泡伏安特性曲线
知识点一、电流表、电压表测电阻两种方法 电流表内接法
电流表外接法
电路图
误差原因
电流表分压 U 测=Ux+UA
电压表分流 I 测=Ix+IV
电阻 测量值
R 测=UI测测=Rx+RA>Rx,测量 R 测=UI测测=RRx+xRRVV<Rx,测量值小于
值大于真实值
真实值
适用条件 口诀
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【例 3】请看以下两个电路图中,比较电流表和电压表的测量值与真实值(
)
A.如电流表和电压表是理想表,两图的测量值与真实值是一样的 B.如两表是考虑电阻,则 A 图测量值更接近真实值 C.如两表是考虑电阻,则 B 图测量值更接近真实值 D.如两表是考虑电阻,且 R 是一个较大的电阻,则 B 图比 A 图测量值更接近真实值
【例 4】先后按图中(1)、(2)所示电路测同一未知电阻阻值 Rx,已知两电路的路端电压恒定不变,若按图(1) 所示电路测得电压表示数为 6V,电流表示数为 2mA,那么按图(2)所示电路测得的结果应有( )
A.电压表示数为 6V,电流表示数为 2mA B.电压表示数为 6V,电流表示数小于 2mA C.电压表示数小于 6V,电流表示数小于 2mA D.电压表示数小于 6V,电流表示数大于 2mA
2.把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后闭合开关 S. 3.移动滑动变阻器滑片位置,测出多组不同的电压值 U 和电流值 I,并将测量数据填入表格中,断开开关 S. 4.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.
【类型一、量程、电路选择】
【例 1】在探究电阻定律的实验中,如提供的电源是一节输出电压恒定的干电池,被测金属丝的阻值为 3 Ω,使 用的电压表有 0~3 V(内阻约为 3 kΩ)和 0~15 V(内阻约为 15 kΩ)两个量程,电流表有 0~0.6 A(内阻约为 0.1 Ω) 和 0~3 A(内阻约为 0.02 Ω)两个量程,供限流用的滑动变阻器有 A:0~10 Ω;B:0~100 Ω;C:0~1500 Ω 三种, 可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种.则:
R2 x RV RA 大内偏大
Rx 2 RV RA 小外偏小
例题精讲
【例 1】两个定值电阻 R1、R2 串联后接在输出电压 U 稳定于 12 V 的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于
R1、R2 的电压表接在 R1 两端,如图 1 所示,电压表示数为 8 V,如果他把此电压表改接在 R2 两端,则电压表的
(1)为了减小误差,应选用_____图所示的电路. (2)为了测量便于调节,应选用编号为______的滑动变阻器. (3)电压表的量程应选用______ V. (4)电流表的量程应选用______ A.
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【例 2】用伏安法测量某一电阻 Rx 阻值,现有实验器材如下:待测电阻 Rx(阻值约 5 Ω,额定功率为 1 W);电 流表 A1(量程 0~0.6 A,内阻 0.2 Ω);电流表 A2(量程 0~3 A,内阻 0.05 Ω);电压表 V1(量程 0~3 V,内 阻 3 kΩ);电压表 V2(量程 0~15 V,内阻 15 kΩ);滑动变阻器 R0(0~50 Ω),蓄电池(电动势为 6 V)、 开关、导线.为了较准确测量 Rx 阻值并节约电能,电压表、电流表应选________,并画出实验电路图.
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知识点二、滑动变阻器两种接法 限流接法
电路图
负载 R 上电压调节 范围
负载 R 上电流调节 范围
闭合 S 前触头位置
RE R+R0≤U≤E
EE R+R0≤I≤R
b端
分压接法
对比说明 串、并联关系不同
0≤U≤E
分压电路调节范围大
E 0≤I≤R a端
已知电流表的内阻约 10Ω、电压表的内阻约 3000Ω。两位同学将测量得到的实验数据作成如图 7-c、7-d 所示的 U—I
图线
(1)由图 c 得 Rxc=
;由图 d 得 Rxd=
.(结果保留两位有效数字)
(2)
(填“c”或“d”)是甲同学的实验图线。
(3)相比而言
(填“甲”或“乙”)同学测量结果较准确。
【例 5】有一未知电阻 Rx,为了较准确地测出电阻值,利用外接法电路测得的数据为 2.7 V、5.0 mA,利用内接 法电路测得的数据为 2.8 V、4.0 mA,那么该电阻测量值较准确的数值等于_____Ω,测量值与真实值的偏差情况 是_____.
【例 6】甲、乙两位同学使用完全相同的器材,分别采用如图 7-a、7-b 所示的电路来测量未知电阻 Rx 的阻值;
分压电路调节范围大 都是为了保护电路元件
(1)待测电阻的阻值 Rx 远大于变阻器的总电阻 R,须用分压式电路. (2)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,须用分压式电路 (3)负载电阻的阻值 Rx 小于变阻器总电阻 R 或相差不多,且电压电流变化不要求从零调起时,可采取限流 接法. (4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流接法总功率较小. (5)题目所提供的实验仪器,电表的量程不够(即变阻器电阻调到最大,电流或电压仍超过量程,或超过待 测电阻的额定电流)
【例 7】【2012·四川卷】 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 r3=9kΩ; 标准电阻 R1,阻值 1Ω; 标准电阻 R2,阻值 3 kΩ; 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。
点。
(2)该学校实验室只有如下器材: 待测电阻 Rx(阻值约为 200Ω,额定功率 2W);蓄电池(电动势 12V、内阻约 1Ω)
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电流表 A1(量程 0.6A,内阻 0.1Ω) ;
电流表 A2(量程 100mA,内阻 5Ω)
电压表 V1(量程 3V,内阻 5kΩ);
【例 3】某学习小组要描绘一个标有“3.6 V,1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器
材可供选择:直流电源 E(电动势 4.5 V,内阻不计);电压表 V(量程 5 V,内阻约为 5 kΩ);电流表 A1(量程 350 mA,
内阻约为 1 Ω);电流表 A2(量程 150 mA,内阻约为 2 Ω);滑动变阻器 R1(阻值 0~200 Ω);滑动变阻器 R2(阻值 0~
电压表 V2(量程 15V,内阻 25kΩ)
滑动变阻器 R1(0~50Ω,额定电流 1A); 滑动变阻器 R2(0~200Ω,额定电流 200mA)
电键 S,导线若干
若用该同学的电路测定 Rx 的阻值,滑动变阻器应选
;电流表应选
;电压表应


【例 6】【2016·天津卷】某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡 L 的伏安特性曲线,要求测量数据尽量
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