测绘小灯泡伏安特性曲线实验学习教案

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1、会计学1测绘测绘(chu)小灯泡伏安特性曲线实验小灯泡伏安特性曲线实验第一页，共32页。一、实验目的一、实验目的: : 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(qxin)(qxin)并分析并分析其规律。其规律。1. 1.根据欧姆定律，用电流表和电压表分别测出小灯根据欧姆定律，用电流表和电压表分别测出小灯泡在不同电压下的电流，建立泡在不同电压下的电流，建立I IU U坐标系，描出的坐标系，描出的点用平滑点用平滑(pnghu)(pnghu)的曲线连接起来即得到小灯泡的曲线连接起来即得到小灯泡的伏安特性曲线。的伏安特性曲线。二、实验二、实验(shyn)(shyn)原理原理： 第1页/共32

2、页第二页，共32页。2.2.电流表外接电流表外接: :因为因为(yn wi)(yn wi)小电珠小电珠(2.5V,0.3 A)(2.5V,0.3 A)电阻很小电阻很小, ,如果电流表内接如果电流表内接, ,电流表分压明显电流表分压明显, ,误差明显较大误差明显较大. .为较为准确为较为准确测出电压、电流测出电压、电流, ,电流表采用外接法电流表采用外接法. .滑动变阻器采用滑动变阻器采用(ciyng)(ciyng)分压式分压式: :使电压能从使电压能从0 0开始连开始连续变化续变化. .3.3.滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器的限流接法和分压接法变阻器的限流接法和分压接法第2页/共3

3、2页第三页，共32页。4.4.仪器仪器(yq)(yq)选择的三个原则选择的三个原则安全性原则安全性原则: :通过电源、电流表、电压表、电阻等的电流通过电源、电流表、电压表、电阻等的电流不能超过不能超过(chogu)(chogu)其允许的额定值其允许的额定值. .精确性原则精确性原则: :根据根据(gnj)(gnj)实验需要实验需要, ,选取精度合适的仪器选取精度合适的仪器, ,以尽可能减小实验误差以尽可能减小实验误差. .电压表、电流表指针的偏角要大于电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一满偏的三分之一. .第3页/共32页第四页，共32页。操作方便操作方便: :所选仪器在实验时应调节方

4、便所选仪器在实验时应调节方便, ,易于操作易于操作. .如本实验中滑动变阻器分压接入电路如本实验中滑动变阻器分压接入电路, ,应选用小电阻应选用小电阻滑动变阻器。只有这样滑动变阻器。只有这样, ,在移动滑片调节电路时在移动滑片调节电路时, ,相应相应用电器上的电压变化才会均匀、明显用电器上的电压变化才会均匀、明显; ;如果选择大电如果选择大电阻的滑动变阻器阻的滑动变阻器, ,就会出现在移动滑片调节时就会出现在移动滑片调节时, ,刚开始刚开始时用电器上的电压几乎不变时用电器上的电压几乎不变, ,过了某位置后又迅速增过了某位置后又迅速增大大(zn d)(zn d)的现象的现象, ,不易于操作不易于

5、操作. .第4页/共32页第五页，共32页。三、实验三、实验(shyn)(shyn)器材器材 2.5V2.5V、0.3A0.3A的小灯泡；的小灯泡；4V-6V4V-6V的学生电源的学生电源( (或或3-43-4个干电池组成的电池组个干电池组成的电池组) )；0-100-10的的滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器；变阻器；0-3V0-3V的电压表；的电压表；0-0.6A0-0.6A的电流表；的电流表；开关一个；导线若干；开关一个；导线若干；第5页/共32页第六页，共32页。四、实验四、实验(shyn)(shyn)电路电路 第6页/共32页第七页，共32页。五、实验五、实验(shyn)(s

6、hyn)步骤步骤 2 2测出小电珠在不同电压测出小电珠在不同电压(diny)(diny)下的电流下的电流 (1) (1)滑动变阻器触头应移到最左端，闭合开关滑动变阻器触头应移到最左端，闭合开关S S。这。这样做时为了使开关闭合时小电珠电压样做时为了使开关闭合时小电珠电压(diny)(diny)能从能从0 0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压端电压(diny)(diny)过大而烧坏灯丝过大而烧坏灯丝1 1连接电路连接电路将小电珠将小电珠(dinzh)(dinzh)、电流表、电压、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线表、滑

7、动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路连接成如图所示电路第7页/共32页第八页，共32页。(2)(2)移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由小到大移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由小到大逐渐改变逐渐改变(gibin)(gibin)，在灯泡额定电压范围内测出，在灯泡额定电压范围内测出1212组不组不同的电压值同的电压值U U和电流值和电流值I I，并将测量数据填入表格，并将测量数据填入表格. .U U/ / V V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.2I I/A/A0 0U U/ / V V1.61.62.02.02.42.42.82.8

8、3.23.23.63.63.83.8I I/A/A第8页/共32页第九页，共32页。3 3断开开关断开开关(kigun)(kigun)，拆下导线，将仪器恢，拆下导线，将仪器恢复原样。复原样。4.4.画出伏安特性曲线画出伏安特性曲线 (1) (1)在坐标纸上以在坐标纸上以I I为纵轴、以为纵轴、以U U为横轴，建立坐标系为横轴，建立坐标系 (2) (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点在坐标纸上描出各组数据所对应的点( (坐标系纵轴和横轴坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据的标度要适中，以使所描图线充分占据(zhnj)(zhnj)整个坐标纸为整个坐标纸为宜宜) ) (3) (3)将

9、描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小电珠的伏安特将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小电珠的伏安特性曲线性曲线第9页/共32页第十页，共32页。v当电压当电压U U比较小的时候比较小的时候，图线斜率不变，灯丝电，图线斜率不变，灯丝电阻不变；阻不变；v当电压升高以后，图线当电压升高以后，图线斜率逐渐减小，小灯泡的斜率逐渐减小，小灯泡的电阻随着电压的升高电阻随着电压的升高( (灯灯丝温度丝温度(wnd)(wnd)随之升随之升高高) )而增大；原因是金属而增大；原因是金属的电阻率随温度的电阻率随温度(wnd)(wnd)的升高而变大的升高而变大。六、数据分析六、数据分析 第10页/共32页第十一页，共

10、32页。1 1电路的连接方式电路的连接方式 (1) (1)电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻很小，与电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻很小，与0 00.6 0.6 A A电流表串联时，电流表的分压影响电流表串联时，电流表的分压影响(yngxing)(yngxing)不能忽略；不能忽略； (2) (2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两端滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化的电压能从零开始连续变化2 2闭合开关闭合开关S S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零

11、开压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化同时，也为了防止始变化同时，也为了防止(fngzh)(fngzh)开关刚闭合时小开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝电珠两端电压过大而烧坏灯丝七、注意事项七、注意事项 第11页/共32页第十二页，共32页。3 3U UI I图线在图线在U U1.0 V1.0 V左右左右(zuyu)(zuyu)将发生明显弯将发生明显弯曲，故在曲，故在U U1.0 V1.0 V左右左右(zuyu)(zuyu)测绘点要密，否则测绘点要密，否则将出现很大误差将出现很大误差4 4电流表选择电流表选择(xunz) 0.6 A(xunz) 0.6 A量程，电压表量

12、程选量程，电压表量程选择择(xunz)(xunz)视小电珠的额定电压而定，即使用的若视小电珠的额定电压而定，即使用的若是是“2.5 V,0.3 A”“2.5 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的的小电珠，选用电压表的3 V3 V量程量程， 6 6误差较大的点要舍去，误差较大的点要舍去，U UI I图线应是平滑图线应是平滑(pnghu)(pnghu)曲曲线而非折线，且横纵坐标标度适中。线而非折线，且横纵坐标标度适中。 5 5保持小电珠电压保持小电珠电压接近额定值接近额定值时要缓慢增加，时要缓慢增加，到额定值，到额定值，读出读出I I后立即断开开关后立即断开开关第12页/共32页第十三页，共32

13、页。 1 1由于电压表不是由于电压表不是(b shi)(b shi)理想电表，内阻并理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差非无穷大，对电路的影响会带来误差 2 2在坐标纸上描点、作图带来误差在坐标纸上描点、作图带来误差八、误差八、误差(wch)(wch)分析分析 第13页/共32页第十四页，共32页。(2011 (2011 年深圳一模年深圳一模) )有一个额定电压为有一个额定电压为 2.8 V 2.8 V，功率约为，功率约为 0.8 0.8 W W 的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的 I IU U 图线如图线如图所示，有下列图所示，有下列(xil

14、i)(xili)器材供选用：器材供选用：第14页/共32页第十五页，共32页。A A电压表电压表(0(03 V3 V，内阻，内阻(ni z) 6 k)(ni z) 6 k)B B电压表电压表(0(015 V15 V，内阻，内阻(ni z) 30 k)(ni z) 30 k)C C电流表电流表(0(03 A3 A，内阻，内阻(ni z) 0.1 )(ni z) 0.1 )D D电流表电流表(0(00.6 A0.6 A，内阻，内阻(ni z) 0.5 )(ni z) 0.5 )E E滑动变阻器滑动变阻器(10 (10 ，2 A)2 A)F F滑动滑动(hudng)(hudng)变阻器变阻器(200

15、 (200 ，0.5 A)0.5 A)G G蓄电池蓄电池( (电动势电动势 6 V 6 V，内阻不计，内阻不计) )(1)(1)画出实验电路图，画出实验电路图， 电压表应选电压表应选(yn xun)(yn xun)用用_， 电流表应电流表应选选(yn xun)(yn xun)用用_， 滑动变阻器应选滑动变阻器应选(yn xun)(yn xun)用用_ ( (用序用序号字母表示号字母表示) )A AD DE E零起必分压零起必分压第15页/共32页第十六页，共32页。(2)(2)通过实验测得此灯泡通过实验测得此灯泡(dngpo)(dngpo)的伏安特性曲线如图乙所示，的伏安特性曲线如图乙所示，由

16、图线可求得此灯泡由图线可求得此灯泡(dngpo)(dngpo)在正常工作时的电阻为在正常工作时的电阻为_._.(3)(3)若将此灯泡若将此灯泡(dngpo)(dngpo)与电动势与电动势 6 V 6 V、内阻不计的电源相连，、内阻不计的电源相连，要要使灯泡使灯泡(dngpo)(dngpo)正常发光，需串联一个阻值为正常发光，需串联一个阻值为_的的电阻电阻101011.411.4当当U=2.8VU=2.8V，I=0.28AI=0.28A额定电压额定电压(diny)(diny)为为 2.8 V 2.8 V，功率约为，功率约为 0.8 W 0.8 W 的小灯泡的小灯泡第16页/共32页第十七页，共3

17、2页。 例例1 1、某学生用如下图甲所示的器材做、某学生用如下图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，小灯泡标有的实验，小灯泡标有 “3.8 V “3.8 V，1 W”1 W”的字样，电池组电动势为的字样，电池组电动势为4.5 4.5 V V（内阻不计），滑动变阻器有两种规格（内阻不计），滑动变阻器有两种规格(gug)(gug)：R1R1标有标有“10 “10 ，2 A”2 A”，R2R2标有标有“100 “100 ，20 mA”20 mA”测量时要求小灯泡两端的电测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据压从零开始，并测多组数据(1)(1)滑动滑动(

18、hudng)(hudng)变阻器应选用变阻器应选用 R1 (2) (2)开始实验前他的实物开始实验前他的实物(shw)(shw)接线如下图甲所示，请指出该接线如下图甲所示，请指出该学生实物学生实物(shw)(shw)接线中的错误有哪些？接线中的错误有哪些？ a a ； b b ； c c ； d d 电流表选择量程太大电流表选择量程太大滑动变阻器采取限流接法；滑动变阻器采取限流接法；导线接在变阻器的滑动触头上；导线接在变阻器的滑动触头上；电压表采取串联接入电压表采取串联接入第17页/共32页第十八页，共32页。请就此请就此(jic)(jic)在下图乙中进行正确的连接在下图乙中进行正确的连接 第

19、18页/共32页第十九页，共32页。例例2 2一只小灯泡，标有一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”“3 V,0.6 W”字样现用如图所字样现用如图所给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1.R1.已知：滑动变阻器最大阻值为已知：滑动变阻器最大阻值为10 10 ；电源电动势为电源电动势为12 V12 V，内阻为，内阻为1 1 ；电流表内阻约为电流表内阻约为1 1 ，电压表的内阻约为电压表的内阻约为10 k.10 k.(1)(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用应采用_(_(选填选填“内

20、接内接”或或“外接外接”)”)法滑动变阻器的连法滑动变阻器的连接接(linji)(linji)方式应采用方式应采用_(_(选填选填“分压式分压式”或或“限流限流式式”)”)(2)(2)画出你所设计的实验画出你所设计的实验(shyn)(shyn)电路图电路图( (尽量减小实验尽量减小实验(shyn)(shyn)误差误差) )外接外接分压式分压式 烧表必分压烧表必分压第19页/共32页第二十页，共32页。(3)(3)用笔画线当导线，根据设计用笔画线当导线，根据设计(shj)(shj)的电路图将实物图连成完整的的电路图将实物图连成完整的电路电路( (图中有三根导线已经接好图中有三根导线已经接好) )

21、开始时，滑动变阻器的滑动触头应开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最该移到最_端端( (选填选填“左左”或或“右右”)”)左左第20页/共32页第二十一页，共32页。第21页/共32页第二十二页，共32页。第22页/共32页第二十三页，共32页。第23页/共32页第二十四页，共32页。第24页/共32页第二十五页，共32页。第25页/共32页第二十六页，共32页。第26页/共32页第二十七页，共32页。滑小必分压第27页/共32页第二十八页，共32页。第28页/共32页第二十九页，共32页。 (2)小灯泡的伏安特性曲线如图2215所示(只画出了AB段)，由图可知(k zh)，当灯泡电压由3 V变为6 V时，其灯丝电阻改变了_.5第29页/共32页第三十页，共32页。第30页/共32页第三十一页，共32页。第31页/共32页第三十二页，共32页。