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1、恒定电流,第八章,实验九 描绘小电珠的伏安特性曲线,基础知识梳理,一、实验目的 1掌握滑动变阻器的使用方法及连接方法。 2掌握伏安特性曲线的描绘方法。 3理解小电珠的伏安特性曲线为什么不是一条直线。,二、实验原理 根据欧姆定律，在纯电阻电路中，当电阻的阻值恒定时，电阻两端的电压和通过电阻的电流成线性关系，UI图象是一条直线；如果电阻的阻值是变化的，UI图象不再是一条直线。本实验用伏安法测出小灯泡两端电压及电流，描绘出小灯泡的UI图象。实验电路如图所示。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，所以，它的伏安特性曲线是一条曲线。,三、实验步骤 1按如图所示的电路原理
2、图连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的_端。 2闭合开关，移动滑片P，读出十几组U、I值，并记录在表格中。 3建立UI坐标系，将所得几组U、I值在坐标上描出所对应的点。 4用平滑的曲线将各点连接起来，即为UI图象。 四、数据处理 实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横、纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些。,A,五、实验器材选取 1原则：安全；精确；操作方便。 2具体要求 (1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大
3、电流。干电池中电流一般不允许超过0.6A。 (2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。 (3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。 (4)滑动变阻器，分压式接法要选用_滑动变阻器。,小阻值,六、误差分析 1由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。 2电流表、电压表的读数带来误差。 3在坐标纸上描点、作图带来操作误差。,七、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_。 2本实验要作出UI图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用_接法。 3为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于电
4、路图中的A端。 4IU图象在U01.0V左右将发生明显弯曲，故在U1.0V左右绘点要密，以防出现很大误差。,外接法,分压,5电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定。(1)若使用“3.8V 0.3A”的小灯泡，选用电压表的15V量程。(2)若使用“2.5V 0.6A”的小灯泡，则选用电压表的3V量程。 6当小灯泡电压快接近额定电压值时，要缓慢地增加到额定电压值，记录I后马上断开开关。 7误差较大的点要舍去，IU图象应是平滑曲线而非折线。 8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。,核心考点突破,例 1,教
5、材原型实验,考点一,A,C,E,(2)请你推测该同学设计的实验电路图并画在图甲的方框中。,(3)请在图乙的坐标系中画出小灯泡的IU曲线。 (4)若将该小灯泡直接接在电动势是1.5V，内阻是2.0的电池两端，小灯泡的实际功率为_W。,0.28,解题导思：(1)滑动变阻器采取什么连接形式，为什么？ (2)根据图中什么信息选取器材？ (3)如何求小灯泡的实际功率。 答案：(1)滑动变阻器采取分压连接形式，因为表中电压数据是从零开始测量的。 (2)根据表中的电压值和电流值选取电压表和电流表，滑动变阻器作分压式接法时，选取阻值小的。 (3)在图乙中作出电池的伏安特性曲线，与小灯泡的IU曲线有个交点，根据
6、交点数据即可得出小灯泡的实际功率。,解析 根据表格中数据可知，选量程是0.6A的电流表、量程是3V的电压表；因为电流和电压从零开始调节，所以滑动变阻器用分压接法，滑动变阻器选用阻值较小的E。小灯泡灯丝内阻远小于电压表内阻，故电流表外接。电路图如甲图。,根据给出的数据，描点可得该电学元件的伏安特性曲线如图乙曲线所示。在图乙中作出电池(1.5V,2.0)的伏安特性曲线，与小灯泡的IU曲线交于(0.35A,0.8V)的点，即此时小灯泡的实际功率PIU0.28W。 答案：(2)见解析 (3)见解析,类题演练 1 ,(1)由于所给实验器材缺少电压表，某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端的电压
7、，再用电流表A测出通过小灯泡的电流，从而画出小灯泡的伏安特性曲线。该方案实际上不可行，其最主要的原因是_ _。 (2)为完成本实验，滑动变阻器应选择_(填器材前的序号)。,电流表G分压较小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大,D,(3)请完成本实验的实物电路图(图1)的连线。,(4)如图2所示为该种灯泡的UI图象，现将两个这种小灯泡L1、L2与一个阻值为5的定值电阻R连成如图3所示电路，电源的电动势为E6V，开关S闭合后，小灯泡L1与定值电阻R的电功率均为P，则P_W，电源的内阻r_。,0.2,2.5,答案：(3)实物图连线如图所示,解析 (1)电流表G测量电压范围太小，导致电流表A指针偏转很
8、小，误差较大； (2)本实验只能采用分压式接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的D； (3)由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如图所示。,在本实验电路的基础上，进行改进与拓展，常见的命题角度有： (1)改变实验电路：如在电表内阻已知的情况下，利用定值电阻改装电表量程。 (2)改变实验目的：如可以研究电阻的电功率。 (3)改变被测元件：可以探究其他元件的伏安特性。,实验拓展创新,考点二,例 2,(1)如图乙、丙有两个可供选择的电路，应选图_(填“乙”或“丙”)电路进行实验，实验中的系统误差主要是由_引起的。 (2)请在坐标系上用描点法画出该型号发光二
9、极管的伏安特性曲线。 (3)若该型号发光二极管的最佳工作电压为2.5V，现用5V的稳压电源供电，则需要在电路中串联一个电阻R才能使其处于最佳工作状态，请根据所画出的该型号二极管的伏安特性曲线进行分析，串联的电阻R的阻值为_。(结果保留三位有效数字),丙,电压表分流,119,答案：(2)如图所示,类题演练 2 ,(1)实验中所用的电流表应选_(填“C”或“D”)，滑动变阻器应选_ (填“E”或“F”)。 (2)请用笔画线代替导线将图甲实物图连接成符合这个实验要求的电路。 (3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数大于0.5V时电风扇才开始转动，小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示，则电风扇的电阻为_，正常工作时的机械功率为_W。,C,E,2.5,1.5,答案：(2)如图所示,
