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1、沁阳市物理备课组 主备 范全功 杨利花 审定 张德华 2007 年 12 月 18 日第 1 页 共 6 页实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线知识目标一、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、实验器材小灯泡、电压表、电流表、4V6V 学生电源
2、、滑动变阻器、导线若干、电健等四、实验电路图；1、线路原理图因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10 左右）所以测量电路应该选用安培表外接法。因为作图需要多个点，所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法。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；电压表开始时应选
3、用 0-3V 量程，当电压调到接近 3V 时，再改用 0-15V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用平滑曲线将各点依次连接起来。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 9 10 11 12电压 U电流 I六、实验注意事项.对“描绘小灯泡的伏安特性
4、曲线”实验,应明确以下几点:1.由欧姆定律可知,对一纯电阻用电器,有 I=U/R.因此 ,当 R 为定值时,I U 图线应为一过原点的直线.但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由 0 增至额定电压过程中,灯丝温度由室温升高到近2000,因此灯丝电阻率有明显增大,故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线.2.实验用的小灯泡通常为“3.8V 0.3A”一类小电珠,其在白炽状态下电阻很小,在室温下电阻更小,因此为减小实验误差,测量电路应采用电流表外接法.3.为使小灯泡上的电压能从 0 开始连续变化,滑动变阻器应采用分压式连接.规律方法1、对电路的连接：用图（a）中所给的实验器材测量一个“12V ，5W”的小灯泡在不
5、同电压下的功率，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。VA01 23A00.2 0.40.60.6 0.33图 b图 a沁阳市物理备课组 主备 范全功 杨利花 审定 张德华 2007 年 12 月 18 日第 2 页 共 6 页(1)按要求在实物图上连线(2)其次测量时电流表的指针位置如图（b）所示，其计数为 A解析：对于“12V，5W”的小灯泡其额定电流大约是 I=5/12A0.6A，故安培表的量程应选 0-0.6A，根据测量要求，电压连续地从 0V 调到 12V，应接成分压电路，又因
6、为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以，故电路连接如图所示。电流表读数为 0.245A2、对图线的分析能力例 2、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，肯定不符合实际的是（ ）0UIA 0UIB 0UIC 0UID解析：利用图像斜率的物理意义表示电阻这一知识点解题，UI 图像的意义，斜率表示电阻，斜率越大，电阻越大。如果是曲线，电阻可用该点与 O 点连线的斜率表示，温度越高，电阻率越大，电阻也越大。灯泡在电压加大过程中，灯丝中的电流增大
7、，温度升高，电阻变大，所以 B 对，A 图表示电阻不变，C 表示电阻变小，D 表示先变大，后变小，答案 ACD答案：ACD试题展示1、某灯泡两端的电压为 1V 时,其电流为 0.2A,当电压为 2V 时,其电流为 0.3A,那么电压为 1.5V 时,则( )A.其电流一定为 0.25AB.其电流一定大于 0.25A 而小于 0.3AC.其电流一定大于 0.2A 而小于 0.25AD.以上说法均不对答:B.分析:分析易知,电压为 1.5V 时,灯丝电阻 5R20/3,所以当电压为 1.5V 时,其电流将大于A3.0512.03/5.1小 于.3、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,已备有以下器
8、材:小灯泡、电压表、电流表、学生电源、开关,还需要的器材是 .答:滑动变阻器,坐标纸.4、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,所用小灯泡为“2.8V,1.4W”,请将以下器材按正确电路连结起来.5、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,使用的小灯泡为“6V 3W”,其他可供选择的器材有:电压表 V1(量程 6V,内阻 20K) 电压表 V2(量程 20V,内阻 60K)电流表 A1(量程 3A,内阻 0.2)电流表 A2(量程 0.6A,内阻 1)变阻器 R1(01000,0.5A)变阻器 R2(020,2A)学生电源 E(68V)开关 S 及导线若干.实验中要求电压表在 06V 范围内读取
9、并记录下 12 组左右不同的电压值 U 和对应的电流值 I,以便作出伏安特性曲线,在上述器材中,电流表应选用 A2 ,变阻器应选用 R2 .沁阳市物理备课组 主备 范全功 杨利花 审定 张德华 2007 年 12 月 18 日第 3 页 共 6 页在图所示的方框中画出实验的原理图.解:小灯泡“6V 3W”额定电压为 6V,额定电流为 0.5A,即允许通过小灯泡的电流最大不超过 0.5A,最大电压不超过 6V,在选择电压表和电流表时 ,本着安全、精确的原则,安全原则即量程要大于所测电流或电压值,精确原则是量程要尽量小,量程越小测量越精确,故电流表应选 A2,电压表应选 V1;滑动变阻器选取时要本
10、着安全、够用、调节方便的原则.“安全”即流过变阻器最大电流(I=E/R)应小于允许通过的最大电流.“方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻,本实验中小灯泡在正常工作时电阻为 R 灯 = =12,故应选用 R2.362PU连接电路时,变阻器采取分压式;电流表接成外接法.原理图如图所示.6、.用公式 RU 2P 求出220V、40W”电灯泡灯丝电阻为 1210 欧姆。用多用电表的欧姆档测得其电阻只有 90 欧姆，下列说法正确的是( D )A.两个电阻值相差悬殊是不正常的， 定是测量时读数错误B.两个电阻值不同是正常的，因为欧姆表测量电阻时误差大C.两个阻值相差悬殊是不正常的，可能出厂时把灯泡的功
11、率写错了D两个阻值相差悬殊是正常的， 1210 欧姆是正常工作状态下电阻值( 温度较高)，90 欧姆是常温下的阻值7、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和U 分别表示小灯泡上的电流和电压）：I（A）0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50U（V）0.20 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. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010） 、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯
12、泡的 UI 曲线.（3）如果某一电池的电动势是 1.5V，内阻是 2.0.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）解答：（1）见下图（2）见下图（3）作出 U= 图线，可得小灯泡工作电流为 0.35 安，工作电压为 0.80 伏，因此小灯泡IrE实际功率为 0.28.8、本实验中小灯泡（“3.8V， 0.3A”）的电阻，备有下列器材：A、电压表（量程 03V，内阻 2k）B、电压表（量程 06V，内阻 4k）C、电流表（量程 050mA，内阻 20）D、电流表（量程 00.6A，内阻 0.01）E、滑动变阻器（阻
13、值 020 ，额定电流 1A）F、电池组（电动势 12V，内阻不计）G、开关和导线应选用的器材有哪些？画出电路图分析：1、实验用的小灯泡通常为“3.8V 0.3A”一类小电珠,其在白炽状态下电阻很小,在室温下电阻更小,因此为减小实验误差,测量电路应采用电流表外接法.2、为使小灯泡上的电压能从 0 开始连续变化,滑动变阻器应采用分压式连接沁阳市物理备课组 主备 范全功 杨利花 审定 张德华 2007 年 12 月 18 日第 4 页 共 6 页9、（1）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 0.14V 。现 有 器 材 ：
14、直 流 电 源 E（ 电 动 势 4V、 内 阻 不 计 ） ， 电 压 表 （ 量 程 4.5V， 内 阻 约 为 V410 ， 电 流 表 （ 量 程 250mA， 内 阻 约 为 2） ， 电 流 表 （ 量 程 为 500mA， 内 阻 约 为 A1 A21） ， 滑 动 变 阻 器 R（ 最 大 阻 值 约 为 30） ， 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 。（1） 甲 A2【解析】：（1）小灯泡的额定电流 I0.4A，故电流表选用
15、A2；小灯泡的电阻UPR 10 ，由于 R RV，故应先电流表2=外接法，即电路图甲。10、某同学用图 2 所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 V”的小灯泡的灯丝电阻 R 随电压 U 变化的图象.除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表：A 1（量程 100 mA，内阻约 2） ； A2（量程 0.6 A，内阻约 0.3)；电压表：V 1(量程 5 V，内阻约 5k )；V2（量程 15 V，内阻约 15 )；电源：E 1（电动势为 1.5 V，内阻为 0.2） ； E2（电动势为 4V，内阻约为 0.04） 。为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_,滑动变阻器_，电源_.(填器材的符号)根据实验数据，计算并描绘出 R-U 的图象如图 3 所示.由图象可知，此灯泡在不不作时，灯丝电阻为_；当所加电压为 3.00 V 时，灯丝电阻为_,灯泡实际消耗的电功率为_W.根据 R-U 图象，可确定小灯泡耗电功率 P 与外加电压 U 的关系.符合该关系的示意图
