测小灯泡伏安特性曲线.ppt

注意事项注意事项4实验目的、实验原理实验目的、实验原理1实验仪器、实验步骤实验仪器、实验步骤2实验结论实验结论3误差分析误差分析56分组分组分组分组描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线实验实验实验实验实实目目验验的的 1 1了解小灯泡的伏安特性了解小灯泡的伏安特性 2 2练习分压电路的连接练习分压电路的连接实实原原验验理理 在在纯纯电电阻阻电电路路中中，电电阻阻两两端端的的电电压压与与通通过过电电阻阻的的电电流流是是线线性性关关系系，但但在在实实际际电电路路中中，由由于于各各种种因因素素的的影影响响，IU图图象象不不再再是是一一条条直直线线读读出出若若干干组组小小电电珠珠两两端端的的电电压压U和和电电流流I，然然后后在在坐坐标标纸纸上上以以U为为纵纵轴轴，以以I为为横横轴轴就就画出画出IU曲线曲线实实仪仪验验器器实实步步验验骤骤1 1 如图如图6 64 4所示，连接实验电路。注所示，连接实验电路。注意滑动变阻器的滑动端意滑动变阻器的滑动端P P开始时的位置。开始时的位置。0.6 3A153V1.按回路连接按回路连接2.连线不能交叉，不能通过用电器连线不能交叉，不能通过用电器3.不能涂改不能涂改实实步步验验骤骤2 2 从从0V0V开始，调节滑动变阻器，逐渐增开始，调节滑动变阻器，逐渐增大加在小灯泡两端的电压，每隔大加在小灯泡两端的电压，每隔O.5V(O.5V(或或0.3V)0.3V)，取一组数据并将电压、电流数据记，取一组数据并将电压、电流数据记人表格中。注意小灯泡的额定电压和额定人表格中。注意小灯泡的额定电压和额定电流值。电流值。实验次数实验次数12345678 U(V)01.0 1.5 2.02.53.0 3.4 3.8 I(A)实实步步验验骤骤3 3 依据表格中的数据，在依据表格中的数据，在I IU U坐标坐标系系(如图如图6 65)5)中，画出小灯泡的伏安中，画出小灯泡的伏安特性曲线。特性曲线。1.图形要尽量占满坐标纸，连图线时图形要尽量占满坐标纸，连图线时 曲线要平滑，一定不要画成折线曲线要平滑，一定不要画成折线2.电阻是该点与原点连线的斜率电阻是该点与原点连线的斜率实实步步验验骤骤实验实验结论结论小灯泡的电阻率随温度的升高而增大小灯泡的电阻率随温度的升高而增大注注事事意意项项变阻器要采用分压接法变阻器要采用分压接法；电流表外接法电流表外接法；电键闭合前变阻器滑片移到图中的电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；端；画出的图线占满坐标纸，连线一定用平画出的图线占满坐标纸，连线一定用平 滑的曲线，不能画成折线；滑的曲线，不能画成折线；UI图线中，图线中，电阻是某点与原点连线的斜率。电阻是某点与原点连线的斜率。7、误差来源：、误差来源：测得的测得的测得的测得的I I I I值比真实值偏大；值比真实值偏大；值比真实值偏大；值比真实值偏大；描绘描绘描绘描绘I I I IU U U U线时作图不准确造成的偶然误差。线时作图不准确造成的偶然误差。线时作图不准确造成的偶然误差。线时作图不准确造成的偶然误差。例例1一个小灯泡的额定电压为一个小灯泡的额定电压为6.3V，额定电，额定电 流流 约为约为 0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的 伏安特性曲线，实伏安特性曲线，实 验电路图所示。验电路图所示。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，内阻约为，内阻约为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；开关开关S，导线若干。，导线若干。依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路 实验中电源应该选用实验中电源应该选用 ；电流表应该选用；电流表应该选用 实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线。坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线。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 解：解：实验原理和实和连线如图所示。实验原理和实和连线如图所示。小灯泡的额定电压为小灯泡的额定电压为63V,故电源用故电源用E1、小灯、小灯泡的额定电流为泡的额定电流为03A，故电流表用，故电流表用A2 IU曲线如图所示。曲线如图所示。一同学在实验中还测出a,b,c,三种元件的伏安特性元件特性曲线分别如下图所示中的（a）（b）（c），下列说法中正确的是（）abcA a可以作为标准电阻使用可以作为标准电阻使用B b能作为标准电阻使用能作为标准电阻使用C b的阻值随电压的升高而的阻值随电压的升高而增大增大D c的阻值随电压的升高而增的阻值随电压的升高而增大大AC 例例2（04上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：分别表示小灯泡上的电流和电压）：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）在左下框中画出实验电路图）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围电流表、滑线变阻器（变化范围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的）在右图中画出小煤泡的UI曲线曲线.（3）如果某一电池的电动势是）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是内阻是2.0.问问:将本题将本题中的灯泡接在该电池两端中的灯泡接在该电池两端,小灯泡的实际功率是多少小灯泡的实际功率是多少?（简要（简要写出求解过程写出求解过程;若需作图若需作图,可直接画在第（可直接画在第（2）小题的方格图）小题的方格图中）中）解：（解：（1）见下图）见下图;（2）见下图）见下图（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，因此小灯泡实际功率伏，因此小灯泡实际功率为为0.28瓦瓦 例例2的的UI图线及及U=EIr图线1、某同学选用一只标有、某同学选用一只标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，用电流表和电压的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从表测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电而计算出它在不同电压下的实际电阻值。根据实验数据画出的阻值。根据实验数据画出的I-U图图象如右象如右.从图象看出从图象看出,电压越高，电压越高，对应的实际电阻值越对应的实际电阻值越_，这说明灯丝材料的电阻率，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而随温度的升高而_。若实验室提供的器材是：若实验室提供的器材是：电动势为电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池；量程，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A的的直流电流表；量程直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值的直流电压表；最大阻值10的滑动变阻器；一只电键和若干导线。的滑动变阻器；一只电键和若干导线。请画出正确的实验电路图；请画出正确的实验电路图；并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。动触头的位置。解：解：曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。率随温度的升高而增大。正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用，电压表量程应选用3V（快要超过（快要超过3V时再改用时再改用15V量程），滑动变阻器量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。电路略。2、为了研究、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡的电阻随电流变化的规律，小灯泡的电阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实实验室可以提供的器材如下：验室可以提供的器材如下：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。实验测得的数据记录在下表中：实验测得的数据记录在下表中：U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80I/A00.074 0.210 0.210 0.250 0.2840.300（1）请在坐标纸）请在坐标纸上画出小灯泡的上画出小灯泡的UI图线。图线。（2）应选择的滑）应选择的滑动变阻器为（填动变阻器为（填写仪器符号）：写仪器符号）：。（3）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路图，并在图中标出器材的符号。电路图，并在图中标出器材的符号。（4）试求：电压为）试求：电压为1.50V和和2.80V时小灯泡的电阻值并时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因。（结果保留说明它们大小不同的原因。（结果保留2位有效数字。）位有效数字。）解答：（解答：（1）如图）如图a：（坐标选取合适；描点正确；：（坐标选取合适；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 由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导致灯丝电阻变大。所以有：致灯丝电阻变大。所以有：RL2RL1 3、电源的输出功率、电源的输出功率P跟外电路的电阻跟外电路的电阻R有关有关.图图222是研是研究它们关系的实验电路究它们关系的实验电路.为了便于进行实验和保护蓄电为了便于进行实验和保护蓄电池池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,把它们一起看把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）作电源（图中虚线框内部分）,电源的内电阻就是蓄电电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻池的内电阻和定值电阻R0之和之和.在图在图1中给出了实验所中给出了实验所用的器材用的器材,请按照图请按照图2的电路将仪器连接成实验电路的电路将仪器连接成实验电路.（电压表选（电压表选3V量程量程,电流表选电流表选0.6A量程）量程）.某同学在实验时测出了某同学在实验时测出了9组电流、电压的值。根据组电流、电压的值。根据U/I算出了相应的外电阻算出了相应的外电阻R0。根据。根据UI算出了相应算出了相应的输出的输出功功率率P。在图。在图3的直角坐标系中描出了相应的的直角坐标系中描出了相应的9个点。个点。请你在图中画出请你在图中画出PR关系图线。根据图线可以关系图线。根据图线可以得出电源输出功率的最大值得出电源输出功率的最大值Pm=，对应的，对应的外电阻外电阻R=。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，所以电压表的量程选的量程选0 3V 用用I=检验，电流不超过检验，电流不超过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。4、如右图所示，是某一半导、如右图所示，是某一半导体器件的体器件的U-I图。图。从图中可看出，当电流超从图中可看出，当电流超过某一数值后，其电阻迅速过某一数值后，其电阻迅速_(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”的用电器串联后，的用电器串联后，接入电动势为接入电动势为10V的直流电的直流电源源 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的电压是的电压是_V,该直流电源的内阻是该直流电源的内阻是_。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。此时流过直流电源的电流是流电源的电流是_A。解：解：增大增大;1;0.5;约约3.4