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物理恒定电流实验实验1.描绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】通过实验来，描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析曲线的变化规律．【实验原理】在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，也就是U-I曲线是条过原点的直线。但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I曲线就可能不是直线。如图3-1所示，根据分压电路的分压作用，当滑片C由A端向B端逐渐移动时，流过小电珠（“3.8V、0.3A”或“4V、0.7A”）的电流和小电珠两端的电压，由零开始逐渐变化，分别由电流表、电压表示出其值大小，将各组I、U值描绘到U--I坐标上，用平滑的曲线连接各点，即得到小灯泡的伏安特性曲线。金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而测得一段金属导体的电阻随温度发生相应变化。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内阻值的变化，从而了解它的导电特性。【步骤规范】实验步骤操作规范一.连接实验电路1．对电流表、电压表进行机械调零2．布列实验器材，接图3-1连接实验电路，电流表量程0.6A，电压表量程3V1．若表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，使其正对。2．电键接入电路前，处于断开位置；闭合电键前，滑动变阻器的电阻置于阻值最大；电线连接无“丁”字形接线。二．读取I、U数据1．将滑动变阻器的滑片C向另一端滑动，读取一组电流表和电压表的读数2．逐渐移动滑动变阻器的阻值，在“0~3.8V”或“0~4V”范围内记录12组电压值U和相应的电流值I1．使电路中灯泡两端电压从0开始逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，并将数据记录在表中。调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压2．电流表和电压表读数要有估读三．描绘图线将12组U、I值，描绘到I—U坐标上，画出I—U曲线在坐标纸上建立一个直角坐标系，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；要用平滑曲线将各数据点连接起来。【注意事项】1．本实验中，因被测小灯泡灯丝电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．2．因本实验要作I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法．3．电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值，并将数据（要求两位有效数字）记录在表中．调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压．4．在坐标纸上建立一个直角坐标系，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；要用平滑曲线将各数据点连接起来。【典型例题】例一某同学用如图1所示电路，测绘标有“3.8V，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）、A2（量程0.6A，内阻0.3Ω）；电压表：V1（量程5V，内阻约5kΩ）、V2（量程15V，内阻约15kΩ）；滑动变阻器：R1（阻值范围0-100Ω）、R2（阻值范围0-2kΩ）；电源：E1（电动势为1.5V，内阻为0.2Ω）、E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）．为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表______，电压表______，滑动变阻器______，电源______（填器材的符号）．②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图2所示．由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为______；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为______，灯泡实际消耗的电功率为______W．③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系．符合该关系的示意图是下列图中的______．例2“220V100W”的白炽灯泡A和“220V60W”的白炽灯泡B的伏安特性曲线如图所示．若将两灯泡并联接在110V的电源上时，两灯泡实际消耗的功率为多大？例3．（04上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线.（3）如果实验中已知电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00【实验目的】1．练习使用螺旋测微器；2．学会用伏安法测电阻；3．测定金属的电阻率【实验原理】1.根据电阻定律有，金属的电阻率因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率ρ①根据部分电路的欧姆定律可知R=U/I只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I，就可以测出金属丝的电阻．即用伏安法测出金属丝的电阻R②金属丝的长度l可以用米尺测量．③金属丝的横截面积S由金属丝的直径d算出，即S=πd2/4．由于金属丝的直径较小，因此需要用比较精密的测量长度的仪器——螺旋测微器来测量．这就是本实验的实验原理．若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为2．在测定金属线的电阻时，为了防止金属线过热造成金属线的长度及电阻率的变化，因此，流过金属线的电流不宜太大．【步骤规范】实验步骤操作规范一．测量金属导线的直径1．观察螺旋测微器两小砧合拢时，可动刻度上的零刻度线和固定刻度上的零刻度线是否重合，观察螺旋测微器的最小分度值2．将金属导线放在螺旋测微器的小砧和测微螺杆之间，正确操作螺旋测微器，测出金属导线的直径3．在金属导线的不同位置、不同方向上，再测两次，求出平均值1．螺旋测微器的最小分度是0.01mm，应估读到0.001mm2．⑴螺旋测微器的正确握法是：用左手食指侧面和大拇指握住框架塑料防热片的左侧，用右手大拇指和食指旋动旋钮⑵调节旋钮时，应先用粗调旋钮，使小砧与金属导线接近，然后改用微调旋钮推进活动小砧，当听到棘轮打滑空转并发出“咯咯”声时，才可读数⑶读数时，先读出固定刻度上的毫米整数部分（注意半毫米刻度线是否露出），再读出可动刻度的值（如半毫米刻度线已露出，应加上0.500mm），作后读出估读值二．用伏安法测金属导线的电阻1．对电流表、电压表进行机械调零2．将金属导线拉直，固定在木条上3．按图连接电路1.若表针不在零位，用螺旋刀旋动机械调零螺钉，使其对正2．⑴连接电路前，先布列仪器，使其位置合适，然后先电阻、后电表依次连接电路，电源最后接⑵电键接入电路时，应处于断开位置实验2:测定金属的电阻率4．闭合电键，调节滑动变阻器，读取三组I、U值5．计算三组I、U值对应的电阻值，取其平均值⑶闭合电键前，变阻器阻值应最大⑷导线的连接处必须在接线柱上（无“丁”字形接线）3．⑴电流表、电压表量程合适⑵每次实验通电时间不宜过长，电流不宜过大，并应及时切断电源⑶I、U值读数准确，有估读。三．测量金属导线的长度1．用毫米刻度尺测量固定在木条上连入电路中的金属导线的长度2．以毫米刻度尺的不同起点再测两次3．算出金属导线长度平均值测量时，刻度尺的刻度应贴近金属导线；视线要跟尺垂直；有估读（即读出0.1mm）【螺旋测微器的读数】读数时，被测物体长度大于o．5mm的部分在固定刻度上读出，不足o．5mm的部分在可动刻度上读出，读可动刻度示数时，还要注意估读一位数字．螺旋测微器的读数可用下面公式表示：螺旋测微器的读数＝固定刻度上的读数+可动刻度上的格数×精确度o.01mm【典型例题】例1、在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度L=0.810m。金属丝的电阻大约为4Ω。先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。（1）从图中读出金属丝的直径D为___________mm。（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；电流表A1：量程0～0.6A，内阻0.125Ω；电流表A2：量程0～3.0A，内阻0.025Ω；电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值10Ω；滑动变阻器R2：最大阻值50Ω；开关、导线等。在可供选择的器材中，应该选用的电流表是___________，应该选用的滑动变阻器是____________。（3）根据所选的器材，画出实验电路图。（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx，则这种金属材料的电阻率表达式为____________。（用字母表示）例2、在“测定金属电阻率”的实验中，用千分尺测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻，千分尺示数及电流表、电压表的示数都如图所示，则可读出该金属丝的直径是_________mm，金属丝的电阻值_________Ω（本空要求两位有效数字）。除此以外，还需要测量的物理量是_________．例3．在实验室，由于不知是何种材料，也不知其大约阻值，于是，他用多用电表先粗测该材料一段样品的电阻，经正确操作后，用“×100W”档时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用档（填“×10W”或“×1k”）重新测量。换档后，在测量前先要。。实验3：把电流表改装成电压表【实验目的】1．掌握半偏法测电流表内阻的实验方法；2．了解电压表的改装过程和原理。【实验原理】1．将一只满偏电流为Ig的电流表改装为量程为U的电压表，只须将电流表串联一个分压电阻R。由于Ig=U/(Rg+R)，故分压电阻可由下式计算R=U/Ig-Rg因此，必须先测出该电流表的内阻Rg。2．断开S2，接通S1，调节可变电阻R，使电流表指针偏转到满刻度（满偏）。再接通S2，当满足条件R＞＞Rg，则可认为接通S1后干路中的电流不变，调节电阻箱R′的阻值，由此可从电阻箱的示数读出电流表的内阻Rg。为直接读取可变电阻R′的准确值，R′应选用电阻箱，且电阻箱的最大阻值应大于电流表内阻的估计值。【步骤规范】实验步骤操作规范一、测定电流表的内阻1．观察电流表的满偏电流值（或查阅电流表说明书），并将电流表的刻度值记在图5-3所示的刻度盘的下方。2．对电流表进行机械调零3．按图5-2连接电路4．测量电流表内阻（1）断开S2，接通K1，调节R使电流表满偏（2）接通S2，调节R′到电流表半偏（3）记下R′值，即为电流表的内阻（4）切断电源、拆除电路1．若表针不在零位，用螺丝刀旋动机械调零螺钉，使其正对。2．（1）连接电路前先辨明电流表的正负接线柱，并布列好仪器，使位置合适，方便实验。（2）依次序接线，最后接通电路前，电键S1断开，可变电阻R置于阻值最大位置3．（1）R由大到小慢慢调节，使电流表指针偏角平稳地增大到满偏，通过电流表的电流不超过量程。若变阻器R调至最大后，试触S1还超过了电流表量程，则应再串联一个定值电阻或降低电源电压（2）在闭合S2调节R′至电流表半偏的过程中，应保持R的阻值不变（3）读出R′后即暂时切断电源（4）全部测量完成无误后，再拆去电路二、将电流表改装为电压表1．由式R=U/Ig-Rg求出将电流表改装为量程为U（一般可取U=3V，或由教师给定）的电压表所需串联的附加电阻R2．在电阻箱上取电阻R，并串联在电流表上，即组装成如图5-1所示的量程为U的电压表3．作出改装好的电压表表头刻度盘的示意图，确认它的最小分度值1．确认附加电阻的计算无误2．阻值为R的电阻箱与电流表串联。3．将改装后电压表的刻度值记在图5-3所示的刻度盘上，并适当分度。4．附加电阻R（电阻箱）的值一经确定，就不能再变。三．把改装好的电压表与标准电压表进行校对1．按图3所示电路进行连接，其中V是是标准电压表2．改变变阻器R2滑片位置，使V的示数分别为0.5V、1V、1.5V、2V，并核对