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1、恒定电流,第七章,第4讲实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线,一、实验目的 描绘小电珠的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律 二、实验原理 用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线,三、实验器材 小电珠、46 V学生电源、滑动变阻器、电流表、电压表、电键、导线若干、坐标纸、铅笔等 四、实验步骤 1确定电流表、电压表的量程电流表，采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法按如图741所示的电路图连接好实验电路,图741,2把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后
2、，闭合电键S. 3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，记入记录表格内，断开电键S. 4拆去实验电路，整理好实验器材,五、数据处理 1在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴，建立直角坐标系 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起来，就得到小电珠的伏安特性曲线,六、注意事项 1因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，因此滑动变阻器要采用分压接法 2本实验中，因被测小电珠电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法 3电流表选择0.6 A量程，电压表量程视小电珠
3、的额定电压而定,4电键闭合前变阻器滑片移到图741中的A端 5电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小电珠的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值(如0.5 V)时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电珠的额定电压,七、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，要严格按照读数规则读数 3在坐标纸上描点、作图带来操作误差,【跟踪训练】 某学习小组要描绘一只小电珠(2.5 V,0.5 A) 的伏安特性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材： A电源E(电动势为3.0 V，内阻不计) B电压表V
4、1(量程为03.0 V，内阻约为2 k) C电压表V2(量程为015.0 V，内阻约为6 k) D电流表A1(量程为00.6 A，内阻约为1 ) E电流表A2(量程为0100 mA，内阻约为2 ) F滑动变阻器R1(最大阻值10 ) G滑动变阻器R2(最大阻值2 k),(1)为了减小实验误差，实验中电压表应选择_，电流表应选择_，滑动变阻器应选择_(填器材前面的选项字母) (2)为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，并画在虚线框中,(3)下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线.,(4)如果用一个电动势为1.5 V、内阻为3 的电源与
5、该小电珠组成电路，则该小电珠的实际功率为_(结果保留两位有效数字) 【答案】(1)BDF (2)如下图所示,(3)如下图所示 (4)0.19 W(0.180.20 W均可) 【解析】因为电压要求范围宽，滑动变阻器选用分压式接法；电压表、电流表选择时，在保证安全的前提下，选用小量程电表,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电流表外接法因为作图需要多个点，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压，所以控制电路选用滑动变阻器分压式接法实验电路如图742所示,实验原理及仪器的选择,图742,(2015年珠海模拟)一个标有“3.8 V,0.3 A”字样的小灯泡，其灯丝的电
6、阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：,实验时要求测量范围尽可能大且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确,(1)现在有a、b、c、d 四个电路，其中可选用的电路有_,(2)在实验中，应当选用的实验器材：电压表_，电流表_，滑动变阻器_(填器材名称代号) (3)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_端(填“左”或“右”),图743,(4)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU图线，如图743 所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点A和B的电阻值分别为_ _、_.,解析 (1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因
7、此滑动变阻器要用分压式接法，a、b图错误，c图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始调节，所以应选d图 (2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8 V,0.3 A”，因此，电压表选择V1，电流表选择A1；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器R1.,答案 (1)d(2)V1A1R1(3)左(4)6.3 10 一题一得 虽然小灯泡的电阻跟电压无直接关系，但电压升高时电流增大，导致灯丝温度升高，而金属导体的电阻率随温度升高而增大，从而使小灯泡的伏安特性曲线不成线性关系,(2015年阳江模拟)一个标有“12 V,24 W”的灯泡，为了
8、测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率，需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，现有如下器材： A直流电源15 V(内阻可不计) B直流电流表00.6 A3 A(内阻约0.5 、0.1 ) C直流电流表0300 mA(内阻约5 ) D直流电压表03 V15 V(内阻约3 k、15 k) E直流电压表025 V(内阻约200 k) F滑动变阻器10 、5 A G滑动变阻器1 k、3 A,(1)实验台上已放置开关、导线若干及灯泡，为了完成实验，需要从上述器材中再选用_(用序号字母表示) (2)在虚线框内画出最合理的实验原理图,(3)若测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化关系的图线如图744所示，
9、由这条曲线可得出，正常发光条件下，灯丝消耗的电功率是_,图744,(4)如果灯丝电阻与(t273)的大小成正比，其中t为灯丝摄氏温度值，室温t27 ，则正常发光时灯丝的温度是_. 【答案】(1)ABDF(2)如下图所示(3)23.2 W(4)1 587 【解析】(1)由灯泡的额定电压为12 V、额定电流为2 A，可知电压表应选用D，电流表应选用B，实验采用分压式电路，滑动变阻器应选用阻值小些的，故选F，电源A是必选的,在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，某同学测得电流、电压的数据如下表所示：,图象描绘(数据处理)及分析,(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线； (2)为了探究灯丝电阻与温度
10、的关系，已作出电阻的随电流变化曲线如图745所示，请指出图线的特征，并解释形成的原因,图745,(2)存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同 第一区间电流很小时，电阻变化不大，第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢 答案 (1)见解析(2)电阻随电流增大而增大原因见解析 一题一得 伏安特性曲线的数据处理一般要采用描点画图的方式作出实验结论，描点时要注意画光滑的曲线而不是折线,某同学查阅资料发现自动铅笔芯的电阻随温度升高而变小在实验室中，他取一段长为16 cm 的自动铅笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4 .该同学要精确测量铅笔芯的电阻，现有下述器材可供选择： A直流电源3 V，内阻不计； B直流电流表03 A(内阻0.1 ) C直流电流表0600 mA(内阻0.5 ) D直流电压表03 V(内阻3 k) E直流电压表015 V(内阻200 k) F滑动变阻器(10 ，1 A) G滑动变阻器(1 k，300 mA),【答案】(1)ACDF(2)见解析(3)见解析(4)3.4,【解析】(1)该实验要求电压值从0开始读取若干组，故必须用分压式接法，滑动变阻器应选F；因电源为3 V，故电压表和电流表应选C、D (2)实物连接如图所示,(3)根据数据以I为纵轴、U为横轴，描点画图如下图所示,
