描绘小灯泡的伏安特性曲线实验报告单.doc

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描绘小灯泡的伏安特性曲线
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一、实验目的：
通过实验来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：
金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性。
三、实验器材
V
A
×
小灯泡、电压表、电流表、4V～6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电健等
四、实验电路图；
1、线路原理图
1．用________测出流过小灯泡的电流，用________测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用________的曲线将这些点连接起来．
2．电路的选择：本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压，描绘出伏安特性曲线．由于使用的小灯泡是“3.8 V，0.3 A”的，正常发光时灯丝电阻约为13 Ω，阻值较小，因此应该用电流表________电路；由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压，电压取值范围要尽量大，因此滑动变阻器应该用________接法电路．
2、实物接线图
（1）先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路（滑动变阻接下面两个接线柱）
（2）将小灯泡、电流表串联好，再接到滑动变阻器的两个接线柱上（一上一下）
（3）最后将伏特表并接在小灯泡的两端。
（4）注意滑动变阻器的滑动触头实验初应在使小灯泡短路的位置。
（5）注意安培表、伏特表的量程和正负接线柱（若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A量程；电压表应选用0-3V量程。
五、实验步骤：
1．按图连接好电路。
2．检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组U、I值，记录于表格。
3．再调节滑线变阻器的滑片到不同位置，读出十二组不同的U、I值，记录于表格。
4．断开电键，整理好器材。
5．在坐标纸上以I为横轴，以U为纵轴、并选取适当的单位。
6．用描点法在坐标纸上标出各组U、I值的对应点位置。
7．用平滑曲线拟合图像。
8．分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。
记录表格：
次数n
1
2
3
4
5
6
7
8
电压U

电流I

3.拟合图像

实验结论
描绘出的图线是一条______．它的斜率随电压的增大而______，这表明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而______．灯丝的电阻率随温度的升高而增大．灯丝不发光时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其I－U图线不再是过原点的直线．
注意事项
1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．
2．滑动变阻器应采用分压式接法：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．
3．I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差．
4．建立坐标系时，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．
误差分析
1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值大．
2．描绘I－U图线时作图不准确造成的偶然误差．
3．测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差．
巩固练习：
1．如图所示，电流表的示数是 A，电压表的示数是 V.

2．两个电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示。由图可知，两电阻的阻值之比R1：R2等于
A．1：3
B.3：1
C. 1 ：
D. ：1
3、现要测定一个额定电压4V、额定功率为1.6W的小灯泡（图中作表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1～4V。
　　现有器材：直流电源E（电动势4V、内阻不计），电压表（量程4.5V，内阻约为4×10Ω，电流表（量程250mA，内阻约为2Ω），电流表（量程为500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大阻值约为30Ω），电键S，导线若干。
　　如果既要满足要求，又要测量误差小，应该选用的电流表是＿＿＿＿，下面两个电路应该选用的是＿＿＿。
A

V
E
R
S
A

E
R
S
V
甲
乙

4、对电路的连接：
用图（a）中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡的伏安特性曲线，其中电流表有3A，0.6A两档，内阻可忽略，电压表有15V，3V两档，内阻很大，测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V。
0
1
2
3
A
0
0.2
0.4
0.6
0.6
0.3
3

(1)按要求设计电路图并在在实物图上连线
(2)其次测量时电流表的指针位置如图（b）所示，其计数为 A
5、一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U由0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中，符合实际的是（ ）
0
U
I
A
0
U
I
B
0
U
I
C
0
U
I
D

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