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1、必修 2 第七章 恒定电流 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线 走进教材 Z O 基 / 础 / 梳 / 理 知识回顾 夯实基础 实验目的 1 描绘小电珠的 曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 伏安特性 实验原理 1 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 U I 坐标系中描出各对应点，用一条 将这些点连接起来，就可以得到小电珠的伏安特性曲线 小电珠 ( ,) 的电阻很小，当它与电流表 ( 量程为 0 )串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小电珠的伏安特性曲线，即测出 U 、 I 的值，电流表应采用 ；为使小电珠上的电压能从
2、零开始连续变化，滑动变阻器应采用 平滑的曲线 外接法 分压式接法 2 滑动变阻器的限流接法和分压接法 (1) 两种接法比较 由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能 简记： 分压接法范围大，限流接法较节能 (2) 两种接法的选择 选择不同接法的原则安全性原则不超量程在允许通过的最大电流以内电表、电源不接反可行性原则：损耗能量最小，能达到实验目的准确性原则：测量结果尽可能准确，误差小方 便性原则便于调节便于读数简记：仪器接法按 “ 安可准便 ” 四原则 选择 两种接法的适用条件 限流式适合测量阻值小的电阻 ( 跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变
3、阻器的总电阻还小 ) 分压式适合测量阻 值较大的电阻 ( 一般比滑动变阻器的总电阻要大 ) 如果 流式中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大 压式中 片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节 a 若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流 ( 或电压 ) 仍超过电流表 ( 或电压表 ) 的量程，或超过待测电阻的额定电流 ( 或电压 ) ，则必须选用 分压式 b 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用 c 若实验中要求电压从零开始调节，则必须采
4、用 电路 d 两种电路均可使用的情况下，应优先采用 接法，因为 接法电路简单、耗能低 分压电路 分压式 限流式 限流式 限 ( 测 ) 小分 ( 测 ) 大限节能 限流无效用分压 两种均可用限流 实验器材 小电珠 ( “ 4V ” 或 “ ” ) 、 4 V 6 V 学生电源、 、电压表、 、开关、导线若干、坐标纸、铅笔 滑动变阻器 电流表 解题方法 F A 归 / 纳 / 建 / 模 细研深究 重难突破 实验过程 一、实验步骤 1 确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按如图所示的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，
5、闭合开关 S. 3 移动滑动变阻器滑片位置，测出 12 组左右不同的电压值 ，并将测量数据填入表格中，断开开关 S. U (V) 0 I (A) U (V) I (A) 4. 拆除电路，整理仪器 二、数据处理 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接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线 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，
6、作图带来误差 注意事项 1 电路的连接方式 (1) 电流表应采用外接法：因为小电珠 ( ) 的电阻很小，与 0 的电流表串联时，电流表的分压影响很大 (2) 滑动变阻器应采用分压式连接，目的是为了使小电珠两端的电压能从 0 开始连续变化 2 闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为 0 的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从 0 开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠因电压过大而烧坏灯丝 3 I U 图线在 左右将发生明显弯曲，故在 U 左右绘点要密，以防出现很大误差 4 电流表选择 量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是 “ ” 的小电珠，选用电压表
7、15 使用 “ ” 的小电珠，则选用电压表 3 V 的量程 5 保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加到额定值，记录 6 误差较大的点要舍去， I U 应是平滑曲线而非折线 实验改进 一种测小电珠的电阻的准确方法 实验原理：如图所示，两个电压表 完全相同且内阻很大，移动滑动头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数在坐标纸上画出 R U 图线，并分析 R 随 U 变化的规律 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确；上述实验
8、方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便 二 例 1 某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件，如图所示为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材： 考查仪器的选择及电路设计 器材 ( 代号 ) 规格 电流表 ( 量程 0 50 内阻约为 50 电流表 ( 量程 0 200 内阻约为 10 电压表 ( 量程 0 3 V ，内阻约为 10 k 电压表 ( 量程 0 15 V ，内阻约为 25 k 滑动变阻器 ( 阻值范围 0 15 ，允许最大电流 1 A 滑动变阻器 ( 阻值范围 0 1 k ，允许最大电流 100 直流电源 (
9、 E ) 输出电压 6 V ，内阻不计 电键 (S) 、 导线若干 (1) 为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 _ ；电压表应选用 _ ；滑动变阻器应选用 _ ( 以上均填器材代号 ) (2) 为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号 【解析】 (1) 图象中电流 0 ，电流表选 源电压6 V ，但图象只要求电压在 0 3 V 之间调整，为了测量准确，电压表选 于绘制图象的需要，要求电压在 0 3 V 之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了便于调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的 (2) 该元件约几十欧， 电压表的分流作用可以忽略， 所以采用电流
10、表外接法； 实验数据的采集要求从零开始， 所以滑动变阻器采用分压式接 法 【答案】 (1) ) 如图所示 例 2 2014 浙江理综 小明对 2B 铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值 (1) 图 1 是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图 1 中画出 二 考查实验的操作和实验数据处理 (2) 小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段 2B 铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到 U I 图上，如图 2 所示在图中，由电流表外接法得到的数据点是用 _( 填 “”或 “” ) 表示的 (3) 请你选择一组数据点，在图 2 上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电
11、阻为 _. 【解析】 (1) 外接法是电压表与待测电阻并联，再与电流表串联； (2) 在电流相同的情况下，外接法比内接法所测得的电压偏小，所以由电流表外接法得到 的数据点是用 “” 表示的； (3) 图线的斜率表示电阻，范围取得大一些较好，若用 表示的连线： R ；若选用 表示的连线： R . 【答案】 (1) 连线见图甲 (2) (3) 作图见图乙 用 “” 连线， R ；用 “”连线， R 例 3 某同学利用如图所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率 (1) 所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系 ( 图乙 ) 上画出U I 图象 . 三 考查实验探究能力 U /V I /A (2) 根据所画 U I 图象，可求得电流 I A 时电源的输出功率为 _ _W ( 保留两位有效数字 ) (3) 实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图中电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计在如图所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是 _ ( 【答案】 (1) U I 图象如图所示 (2) 通过图象可得 I 时 U ， 故 P . (3) 为了测电源输出功率，电压表必须测出路端电压， d 错误；a 项中并联 a 错误；故选 b 、 c. 基础训练 随堂巩固 （点击进入）
