测绘小灯泡伏安特性曲线实验

实验：测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并分析其规律。1.根据欧姆定律，用电流表和电压表分别测出小灯泡在不同电压下的电流，建立I－U坐标系，描出的点用平滑的曲线连接起来即得到小灯泡的伏安特性曲线。二、实验原理：2.电流表外接:因为小电珠(2.5V,0.3A)电阻很小,如果电流表内接,电流表分压明显,误差明显较大.为较为准确测出电压、电流,电流表采用外接法.滑动变阻器采用分压式:使电压能从0开始连续变化.3.滑动变阻器的限流接法和分压接法4.仪器选择的三个原则①安全性原则:通过电源、电流表、电压表、电阻等的电流不能超过其允许的额定值.②精确性原则:根据实验需要,选取精度合适的仪器,以尽可能减小实验误差.电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一.③操作方便:所选仪器在实验时应调节方便,易于操作.如本实验中滑动变阻器分压接入电路,应选用小电阻滑动变阻器。只有这样,在移动滑片调节电路时,相应用电器上的电压变化才会均匀、明显;如果选择大电阻的滑动变阻器,就会出现在移动滑片调节时,刚开始时用电器上的电压几乎不变,过了某位置后又迅速增大的现象,不易于操作.三、实验器材2.5V、0.3A的小灯泡；4V-6V的学生电源(或3-4个干电池组成的电池组)；0-10Ω的滑动变阻器；0-3V的电压表；0-0.6A的电流表；开关一个；导线若干；1.电流表、电压表(非理想电表)的接法：电流表内接；2.滑动变阻器的接法：滑动变阻器并联接入电路——分压电路。四、实验电路五、实验步骤2．测出小电珠在不同电压下的电流(1)滑动变阻器触头应移到最左端，闭合开关S。这样做时为了使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．1．连接电路将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路(2)移动滑动变阻器触头位置，使滑动变阻器阻值由小到大逐渐改变，在灯泡额定电压范围内测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.U/V00.20.40.60.81.01.2I/A0U/V1.62.02.42.83.23.63.8I/A3．断开开关，拆下导线，将仪器恢复原样。4.画出伏安特性曲线(1)在坐标纸上以I为纵轴、以U为横轴，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．当电压U比较小的时候，图线斜率不变，灯丝电阻不变；当电压升高以后，图线斜率逐渐减小，小灯泡的电阻随着电压的升高(灯丝温度随之升高)而增大；原因是金属的电阻率随温度的升高而变大。六、数据分析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0～0.6A电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略；(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零开始连续变化．2．闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化．同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．七、注意事项3．U－I图线在U＝1.0V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电珠的额定电压而定，即使用的若是“2.5V,0.3A”的小电珠，选用电压表的3V量程，6．误差较大的点要舍去，U－I图线应是平滑曲线而非折线，且横纵坐标标度适中。5．保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关．1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差．2．在坐标纸上描点、作图带来误差．八、误差分析(2011年深圳一模)有一个额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线如图所示，有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(200Ω，0.5A)G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)(1)画出实验电路图，电压表应选用_________，电流表应选用_________，滑动变阻器应选用_________．(用序号字母表示)ADE零起必分压(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.(3)若将此灯泡与电动势6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻．1011.4当U=2.8V，I=0.28A额定电压为2.8V，功率约为0.8W的小灯泡例1、某学生用如下图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，小灯泡标有“3.8V，1W”的字样，电池组电动势为4.5V（内阻不计），滑动变阻器有两种规格：R1标有“10Ω，2A”，R2标有“100Ω，20mA”．测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．(1)滑动变阻器应选用．R1(2)①开始实验前他的实物接线如下图甲所示，请指出该学生实物接线中的错误有哪些？a．；b．；c．；d．．电流表选择量程太大．滑动变阻器采取限流接法；导线接在变阻器的滑动触头上；电压表采取串联接入②请就此在下图乙中进行正确的连接．例2一只小灯泡，标有“3V,0.6W”字样．现用如图所给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻R1.已知：滑动变阻器最大阻值为10Ω；电源电动势为12V，内阻为1Ω；电流表内阻约为1Ω，电压表的内阻约为10kΩ.(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用________(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器的连接方式应采用________(选填“分压式”或“限流式”)．(2)画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)外接分压式烧表必分压(3)用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路(图中有三根导线已经接好)．开始时，滑动变阻器的滑动触头应该移到最________端(选填“左”或“右”)．左跟踪训练1用伏安法测金属电阻Rx(约为5Ω)的值，已知电流表内阻为1Ω，量程为0.6A，电压表内阻为几千欧，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量Rx的原理图．【例2】用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路(1)请将实物图2­2­14连线成为实验电路．微安表μA(量程200μA，内阻约200Ω)；电压表V(量程3V，内阻约10kΩ)电阻R0(阻值约20kΩ)；滑动变阻器R(最大阻值50Ω，额定电流1A)；电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干．滑小必分压(2)小灯泡的伏安特性曲线如图2215所示(只画出了AB段)，由图可知，当灯泡电压由3V变为6V时，其灯丝电阻改变了________Ω.5