《实验一 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验一 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.doc（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一 描绘小灯泡的伏安特性曲线（一）.实验目的：描绘小灯泡的伏安特性曲线（二）.实验原理:用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（ U 、 I ）值，在 U 一 I 坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线（三）.实验器材:小灯泡、 4V 一 6V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干（四）.实验步骤: 1 连接电路：将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实一 1 所示电路图实一 12 测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出 12 组左右不同的电压值 U 和电流值
2、 I ，并将测量数据填入表格图3 画出伏安特性曲线 ( 1 ）在坐标纸上以 U 为横轴，以 I 为纵轴，建立坐标系 ( 2 ）在坐标纸上描出各组数据所对应的点（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜） ( 3 ）将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线 4 拆除电路、整理仪器（五）.注意事项：1 小灯泡（ 3 . SV , 0 . 3A ）的电阻很小，当它与 O 一 0.6A 的电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即 U 、 I 的值，电流表应采用外接法；为使小灯泡上的电压能从 O 开始连续变化，滑动变阻器应采用分压
3、式连接2 闭合电键 S 前，滑动变阻器触头应移到一端，以使开关闭合时灯泡电压能从0开始变化，同时，这样做也防止开关刚闭合时电灯两端电压过大而烧坏灯丝3 . U 一 I 图线在以U= 1.OV 左右将发生明显弯曲，故在 U = 1.0v 左右测绘点要密，否则将出现很大误差 4 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，即使用的若是“ 3.8V , 0.3A ”的小灯泡，选用电压表的5 V 量程，若选用“2.5V , 0.6A”的小灯泡，则选用电压表的 3v 量程 5 电压接近额定电压值时，一定要缓慢移动触头的位置，当电压指在额定电压处时，测出 I 后，要马上断开开关 6 画
4、 U 一 I 曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，误差较大的点应当舍去（六）.误差分析：1 由于电压表、电流表不是理想电表，表内阻对电路的影响会带来误差2 测量时读数带来误差 3 在坐标纸上描点、作图带来误差（七）.名师点拨：例1:为了测定和描绘一只标有“ 220V 、 40W 的白炽灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电调压变压器是一种自藕变压器，它只有一组线圈 L ，绕在闭合的环形的铁芯上输人端接在 220V 交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0- 250V 之间连续变化，如图中画出的是调压变压器的电路图符号，实验室内备有交流电压表、交
5、流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材 图实一 2( 1 ）在实一 2中完成实验电路图（要求在额定电压下测得的数据误差尽量小） ( 2 ）说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？( 3 ）如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如实一 3所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“ 22OV 、 4OW ”的白炽灯串联接在 220V 交流电源的火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？图实一 3解析： ( l ）该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知识的迁移和拓展，还广泛地涉及了变压器、家电常识、内外接法、串联电路、图象等各种知识
6、，综合性很强，因此打好墓础才能创新！( 2 ) “描绘小灯泡的伏安特性曲线”给我们提供了一种了解家用电器、各种电学元件电学性质的重要方法描点法特别对些非线性元件 ，只有知道了其特性，才可以对其合理利用！如电子技术中常用的二极管的伏安特性曲线( 3 ）两只白炽灯串联后分压各为 110v ，由灯泡的伏安特性曲线 可读出此时的工作电流约为0.15 A ，故P = 0.15 1102W = 33 W .答案： ( l ）如图实一 4所示 ( 2 ）在电压较高段误差大因为电压高时灯消耗的实际功率大，灯丝温度高，电阻大，对外接法而言，电压表的分流大，系统误差大 ( 3 ) 33W 图实一 4（八）.实验检
7、测1 ( 2005 广东高考）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的值约 4 - 5 热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（ 3V 、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1 ）、直流电压表（内阻约 5 K）、滑动变阻器（ 0 - 200 ）、开关、导线若干图实一 5( l ）在方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小 ( 2 ）根据电路图，在图实一 5 的实物图上连线( 3 ）简要写出完成接线后的主要实验步骤. 解析： 本题考
8、查学生伏安法研究电阻特性实验中安培表内接、外接的确定变阻器分压限流的确定等知识，同时也考查了学生能否把伏安法研究小灯泡伏安特性曲线的实验方法迁移到本实验中来的能力图实一6 ( 1 ）由于要求曲线尽可能完整，变阻器用分压式接法实验电路如图图实一 6所示： ( 2 ) ( 3 ） 往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度值 调节变阻器，快速测出几组电流表、电压表的值 重复 、 ，测出不同温度下数据 绘出各测量温度下热敏电阻的特性曲线2. （O06 .泽高三期末）某同学在实验室先后完成下面两个实验： 测定一节干电池的电动势和内电阻； 描绘小灯泡的伏安特性曲线( l ）用实验 测量得到的数据作出U
9、 一 I 图象如图实一 7中a线，实验所测干电池的电动势为 V , 内电阻为_.图实一 7( 2 ）在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，为减小实验误差，方便调节，请在图实一 8给定的四个电路图和三个滑动变阻器中选取适当的电路或器材，并将它们的编号填在横线上应选取的电路是_，滑动变阻器应选取_E.总阻值 15 ，最大允许电流 2A 的滑动变阻器 F.总阻值 200，最大允许电流 2A 的滑动变阻器 G.总阻值 1 000 ,最大允许电流 1A 的滑动变阻器图实一 8( 3 ）将实验 中得到的数据在同（ l ）中 U 一 I 坐标系内描点作图，得到如图实一 7所示的图象 b ，如果将（ l ）中的
10、电池与（ 2 ) 中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为_.实验二 测定金属的电阻率（一）.实验目的：学会使用安培表、电压表、螺旋测微器及正确读数，会用伏安法测电阻，测定金属电阻率（二）.实验原理:根据电阻定律公式R=,只要测出金属导线长l和它的直径 d ，计算出导线横截面积 S ，用伏安法测出金属线的电阻 R ，即可计算出导线电阻率（三）.实验器材:金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线若干（四）.实验步骤: 1用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均 值 d ，计算出导线的横截面积 S . 2按图实二1所示的原理电路图连接
11、好用伏安法测电阻的实验电路 图实二13用毫米刻度尺测量接人电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l .4把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经 检查确认无误后,闭合电键,改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值，记人记录表格内，断开电键 S 求出导线电阻 R 的平均值 5将测得 R 、 l 、 d 的值，代人电阻率计算公式 中，计算出金属导线的电阻率 6 拆去实验线路，整理好实验器材螺旋测微器 1 构造：图实二2所示是常用的螺旋测微器，它的小砧 A 和固定刻度 G 固定在框架 F 上，旋钮 K/、微调旋
12、钮 K ，和可动刻度 H ，测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在 G 上图实二22 原理：精密螺纹的螺距是 0 . 5 mm，即每旋转一周，P前进或后退 0 . 5 mm ，把这一周分成 50 等分，每一等分对应固定刻度上的 0 . 01 mm ，即可动刻度每转过一等分，P前进或后退 0 . 01mm,因此，从可动刻度旋转了多少等分就知道长度变化了多少个 0 . 01mm 用它测量长度，可以精确到 0 . 01mm ，还可以估读到0.001 mm （即毫米的千分位），因此螺旋测微器又称为千分尺它是把前后方向的微小变化和圆周上的旋转变化对应起来，放大了这种变化 3 读数方法：先从固定刻度 G 上
13、读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读）即有：测量长度=固定刻度示数可动刻度示数 x 精确度（注意单位为mm）如图所示，固定刻度示数为 2 . 0mm ，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为 15 . 5 格，最后的读数为： 2 . 0 mm + 15 . 5 0 . 01mm = 2 . 155 mm（五）.注意事项( 1 ）测量前须校对零点：先使小砧 A 与测微螺杆并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正( 2 ）
14、读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位 ( 3 ）测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮 K，改用微调旋钮 K ，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮 K ，并拧紧固定旋钮这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法 实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接人电压表的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分为待测导线长度测量时应将导线拉直 测金属丝直径时，要选三个不同位置测量求平均值.闭合电键 s 之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 .在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I 的值不宜过大（电流表用0-0.6A 量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大（六）.误差分析1 金属丝直径、长度的测量带来误差2
