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描绘小灯泡伏安特征曲线描绘小灯泡伏安特征曲线第1页组装试验装置组装试验装置按试验原理要求画出试验电路图选择试验所需仪器，按电路图连接电路测量对应电流测量对应电流 和电压值和电压值接通电源，平稳调整滑动变阻器，使滑动变 阻器阻值由小到大逐步改变侧出8-10组电流和电压值，记入设计好表格试验结束，整理还原试验器材用用U-I图象处理图象处理试验数据试验数据在坐标纸上以I为横轴，U为纵轴，描出对应点用平滑曲线连接各点，作出小灯泡电压与对应电流伏安特征曲线返回第2页一、试验目标及教学目标一、试验目标及教学目标1、描绘小灯泡伏安特征曲线；、描绘小灯泡伏安特征曲线；2、分析曲线改变规律并得出结论；、分析曲线改变规律并得出结论；3、能依据题目给出试验数据，正确描出试验曲线，并由、能依据题目给出试验数据，正确描出试验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适仪表和器材，选择适此计算相关物理量；能正确选择适仪表和器材，选择适量程和进行正确实物连路，量程和进行正确实物连路，4、能处理相关拓展性试验课题；能够依据伏安特征曲线、能处理相关拓展性试验课题；能够依据伏安特征曲线求出功率或导体电阻大小。求出功率或导体电阻大小。二、试验原理二、试验原理在纯电阻电路中，电阻两端电压与经过电阻电流是线性关在纯电阻电路中，电阻两端电压与经过电阻电流是线性关系，但在实际电路中，因为各种原因影响，系，但在实际电路中，因为各种原因影响，UI图像不图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡电压再是一条直线。读出若干组小灯泡电压U和电流和电流I，然后，然后在坐标纸上以在坐标纸上以U为纵轴，以为纵轴，以I为横轴画出为横轴画出UI曲线。曲线。第3页三、试验器材三、试验器材小灯泡、小灯泡、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干。表、开关和导线若干。四、试验步骤四、试验步骤1、适当选择电流表，电压表量程，采取电流表外接法，、适当选择电流表，电压表量程，采取电流表外接法，按图中所表示原理电路图连接好试验电路图。按图中所表示原理电路图连接好试验电路图。2、滑动变阻器采取分压接法，把滑动变阻器滑动片调至、滑动变阻器采取分压接法，把滑动变阻器滑动片调至滑动变阻器滑动变阻器A端端,电路经检验无误后，闭合电键电路经检验无误后，闭合电键S。3、改变滑动变阻器滑动片位置，读出几组对应电流表、改变滑动变阻器滑动片位置，读出几组对应电流表、电压表示数电压表示数I和和U,记入统计表格内记入统计表格内,断开电键断开电键S；4、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特征曲线。伏安特征曲线。5、拆去试验线路，整理好试验器材。、拆去试验线路，整理好试验器材。第4页五、注意事项五、注意事项1、因本试验要作出、因本试验要作出IU图线，要求测出一组包含零在图线，要求测出一组包含零在内电压、电流值，所以，变阻器要采取分压接法；内电压、电流值，所以，变阻器要采取分压接法；2、本试验中，因被测小灯泡电阻较小，所以试验电路必、本试验中，因被测小灯泡电阻较小，所以试验电路必须采取电流表外接法；须采取电流表外接法；3、电键闭合后，调整变阻器滑片位置，使小灯泡电压逐、电键闭合后，调整变阻器滑片位置，使小灯泡电压逐步增大，可在电压表读数每增加一个定值（如步增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调整滑片时应注意使电压表示时，读取一次电流值；调整滑片时应注意使电压表示数不要超出小灯泡额定电压；数不要超出小灯泡额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中、电键闭合前变阻器滑片移到图中A端；端；5、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取分度例应该适当，、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取分度例应该适当，尽可能使测量数据画出图线占满坐标纸。连线一定用尽可能使测量数据画出图线占满坐标纸。连线一定用平滑曲线，不能画成折线。平滑曲线，不能画成折线。第5页六、误差分析六、误差分析1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表分流，造成、测量电路存在系统误差，未考虑电压表分流，造成测得测得I值比真实值偏大；值比真实值偏大；2、描绘、描绘IU线时作图不准确造成偶然误差。线时作图不准确造成偶然误差。七、试验电路图七、试验电路图第6页提醒提醒返回返回第7页例例1一个小灯泡额定电压为一个小灯泡额定电压为6.3V，额定，额定电流约为电流约为0.3A，用以下所给试验器材描绘，用以下所给试验器材描绘出小灯泡伏安特征曲线，试验电路图所表出小灯泡伏安特征曲线，试验电路图所表示。示。电源电源E1：电动势为：电动势为8.0V，内阻不计；，内阻不计；电源电源E2：电动势为：电动势为12.0V，内阻不计；，内阻不计；电压表电压表V：量程为：量程为010V，内阻约为，内阻约为10k 电流表电流表A1：量程为：量程为03A，内阻约为，内阻约为0.1;电流表电流表A2：量程为：量程为0300mA，内阻约，内阻约为为1；滑动变阻器滑动变阻器R：最大阻值：最大阻值10，额定电流，额定电流1.0A；第8页 开关开关S，导线若干。，导线若干。依照试验电路图将图中实物图连接成试验电路。依照试验电路图将图中实物图连接成试验电路。试验中电源应该选取试验中电源应该选取 ；电流表应该选取；电流表应该选取 。试验测出数据以下表所表示，依照这些数据在图所表示坐试验测出数据以下表所表示，依照这些数据在图所表示坐标纸中描绘出该小灯泡伏安特征曲线。标纸中描绘出该小灯泡伏安特征曲线。U/V 00.5 0.8 1.0 1.21.5 2.0 I/A00.05 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 U/V 2.5 3.0 4.05.06.0 6.3I/A0.18 0.20 0.23 0.25 0.27 0.27 第9页第10页解：解：试验原理和实和连线如图所表示。试验原理和实和连线如图所表示。小灯泡额定电压为小灯泡额定电压为63V,故电源用故电源用E1、小灯泡、小灯泡额定电流为额定电流为03A，故电流表用，故电流表用A2 IU曲线如图所表示。曲线如图所表示。第11页一同学在试验中还测出a,b,c,三种元件伏安特征元件特征曲线分别以下列图所表示中（a）（b）（c），以下说法中正确是（）abcA a能够作为标准电阻使用能够作为标准电阻使用B b能作为标准电阻使用能作为标准电阻使用C b阻值随电压升高而增大阻值随电压升高而增大D c阻值随电压升高而增大阻值随电压升高而增大AC第12页 例例2（04上海）、小灯泡灯丝电阻会随温度升高而变大上海）、小灯泡灯丝电阻会随温度升高而变大.某同学为研究这一现象，用试验得到以下数据（某同学为研究这一现象，用试验得到以下数据（I和和U分分别表示小灯泡上电流和电压）：别表示小灯泡上电流和电压）：I/A0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U/V0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00（1）在左下框中画出试验电路图）在左下框中画出试验电路图.可用器材有：电压表、可用器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（改变范围电流表、滑线变阻器（改变范围010电源、小灯泡、电电源、小灯泡、电键、导线若干键、导线若干.（2）在右图中画出小煤泡）在右图中画出小煤泡UI曲线曲线.（3）假如某一电池电动势是）假如某一电池电动势是1.5V,内阻是内阻是2.0.问问:将本题中将本题中灯泡接在该电池两端灯泡接在该电池两端,小灯泡实际功率是多少小灯泡实际功率是多少?（简明写出（简明写出求解过程求解过程;若需作图若需作图,可直接画在第（可直接画在第（2）小题方格图中）小题方格图中）第13页解：（解：（1）见下列图）见下列图;（2）见下列图）见下列图（3）作出）作出U=EIr图线，可得小灯泡工作电流为图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为安，工作电压为0.80伏，所以小灯泡实际功率伏，所以小灯泡实际功率为为0.28瓦瓦第14页 例例2UI图线及及U=EIr图线第15页1、某同学选取一只标有、某同学选取一只标有“3.8V 0.3A”小灯泡，用电流表和电压表小灯泡，用电流表和电压表测量它在不一样电压下电流，从而测量它在不一样电压下电流，从而计算出它在不一样电压下实际电阻计算出它在不一样电压下实际电阻值。依据试验数据画出值。依据试验数据画出I-U图象如图象如右右.从图象看出从图象看出,电压越高，电压越高，对应实际电阻值越对应实际电阻值越_，这说明灯丝材料电阻率随温，这说明灯丝材料电阻率随温度升高而度升高而_。若试验室提供器材是：电动势若试验室提供器材是：电动势为为6V，内阻很小铅蓄电池；量程，内阻很小铅蓄电池；量程0-0.6-3A直流电流表；直流电流表；量程量程0-3-15V直流电压表；最大阻值直流电压表；最大阻值10滑动变阻器；滑动变阻器；一只电键和若干导线。一只电键和若干导线。请画出正确试验电路图；请画出正确试验电路图；并标出开始试验时所用电表量程和滑动变阻器滑动并标出开始试验时所用电表量程和滑动变阻器滑动触头位置。触头位置。第16页解：解：曲线上每一点和原点连线斜率倒数表示该时曲线上每一点和原点连线斜率倒数表示该时刻对应灯丝电阻。由图象可知伴随电压升高灯丝刻对应灯丝电阻。由图象可知伴随电压升高灯丝电阻增大。这说明灯丝材料电阻率随温度升高而电阻增大。这说明灯丝材料电阻率随温度升高而增大。增大。正常工作时灯丝电阻才十几个欧姆，电压低时电正常工作时灯丝电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端电压要求从零开始逐步增大，用外接法。灯丝两端电压要求从零开始逐步增大，所以供电部分必须采取分压电路。开始时电流表所以供电部分必须采取分压电路。开始时电流表量程应选取量程应选取0.6A，电压表量程应选取，电压表量程应选取3V（快要超（快要超出出3V时再改用时再改用15V量程），滑动变阻器滑动触头量程），滑动变阻器滑动触头位置应使灯丝两端分到电压为零。电路略。位置应使灯丝两端分到电压为零。电路略。第17页2、为了研究、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡电阻随电流改变规律，某小灯泡电阻随电流改变规律，某同学测量小灯泡两端电压和经过小灯泡电流关系同学测量小灯泡两端电压和经过小灯泡电流关系.试验室能够试验室能够提供器材以下：提供器材以下：直流电源直流电源E（电动势约（电动势约4V，内阻可不计）；，内阻可不计）；电流表电流表A（量程为（量程为00.6A，内阻约，内阻约0.5）；）；电压表电压表V（量程为（量程为05V，内阻约，内阻约20k）；）；滑动变阻器滑动变阻器R1（阻值（阻值010，额定电流，额定电流2A）；）；滑动变阻器滑动变阻器R2（阻值（阻值0200，额定电流，额定电流1.5A）电键电键S及导线若干。及导线若干。试验测得数据统计在下表中：试验测得数据统计在下表中：U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80I/A00.074 0.210 0.210 0.250 0.2840.300第18页（1）请在坐标纸）请在坐标纸上画出小灯泡上画出小灯泡UI图线。图线。（2）应选择滑动）应选择滑动变阻器为（填写变阻器为（填写仪器符号）：仪器符号）：。（3）依据以上条件在虚线框中画出符合要求试验电）依据以上条件在虚线框中画出符合要求试验电路图，并在图中标出器材符号。路图，并在图中标出器材符号。（4）试求：电压为）试求：电压为1.50V和和2.80V时小灯泡电阻值并说时小灯泡电阻值并说明它们大小不一样原因。（结果保留明它们大小不一样原因。（结果保留2位有效数字。）位有效数字。）第19页第20页解答：（解答：（1）如图）如图a：（坐标选取适当；描点正确；：（坐标选取适当；描点正确；将各点连成光滑曲线）将各点连成光滑曲线）（2）R1（3）如图）如图b：（分压电路；电流表外接）：（分压电路；电流表外接）（4）由图可知：）由图可知：U1=1.50V时，时，I1=0.200A；U2=2.80V时，时，I2=0.275A，得：得：RL1=U1/I1=7.5.RL2=U2/I2=10 因为小灯泡两端电压升高时，灯丝温度升高，造成灯因为小灯泡两端电压升高时，灯丝温度升高，造成灯丝电阻变大。所以有：丝电阻变大。所以有：RL2RL1 第21页3、电源输出功率、电源输出功率P跟外电路电阻跟外电路电阻R相关相关.图图222是研究是研究它们关系试验电路它们关系试验电路.为了便于进行试验和保护蓄电池为了便于进行试验和保护蓄电池E，给蓄电池串联了一个定值电阻，给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作电把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）源（图中虚线框内部分）,电源内电阻就是蓄电池内电电源内电阻就是蓄电池内电阻和定值电阻阻和定值电阻R0之和之和.在图在图1中给出了试验所用器材中给出了试验所用器材,请请按照图按照图2电路将仪器连接成试验电路电路将仪器连接成试验电路.（电压表选（电压表选3V量量程程,电流表选电流表选0.6A量程）量程）.某同学在试验时测出了某同学在试验时测出了9组电流、电压值。依据组电流、电压值。依据U/I算算出了对应外电阻出了对应外电阻R0。依据。依据UI算出了对应算出了对应输出输出功率功率P。在图在图3直角坐标系中描出了对应直角坐标系中描出了对应9个点。请你在个点。请你在图中画出图中画出PR关系图线。依据图线能够得出电关系图线。依据图线能够得出电源输出功率最大值源输出功率最大值Pm=，对应外电阻，对应外电阻R=。第22页第23页第24页解解:（1）1.5560.002（2）实物连线）实物连线;从从9组数据中可得最大组数据中可得最大电压为电压为U=3.0V，所以电压表，所以电压表量程选量程选0 3V 用用I=检验，电流不超出检验，电流不超出0.60A，所以，电流表，所以，电流表量程选量程选00.6A。描描PR关系图线得出关系图线得出Pm=（0.8000.005）W，没有单，没有单位不给分。得出位不给分。得出R=（5.00.4），没有单位不给分。，没有单位不给分。第25页4、如右图所表示，是某二分、如右图所表示，是某二分之一导体器件之一导体器件U-I图。图。从图中可看出，当电流超从图中可看出，当电流超出某一数值后，其电阻快速出某一数值后，其电阻快速_(填增大或减小填增大或减小)。将该器件与标有将该器件与标有“8V,16W”用电器串联后，用电器串联后，接入电动势为接入电动势为10V直流电源直流电源 两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端电压是电压是_V,该直流电源内阻是该直流电源内阻是_。当用电器在使用时，不小心发生了短路。此时流过直当用电器在使用时，不小心发生了短路。此时流过直流电源电流是流电源电流是_A。解：解：增大增大;1;0.5;约约3.4第26页
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