描绘小灯泡的伏安特性曲线

描绘小灯泡的伏安特性曲线组装试验装置按实验原理要求画出实验电路图选择实验所需仪器，按电路图连接电路测量对应的电流和电压值接通电源，平稳调节滑动变阻器，使滑动变阻器的阻值由小到大逐渐改变侧出8-10组电流和电压值，记入设计好的表格实验结束，整理还原实验器材用U-I图象处理实验数据在坐标纸上以I为横轴，U为纵轴，描出对应的点用平滑曲线连接各点，作出小灯泡的电压与对应电流的伏安特性曲线返回一、实验目的及教学目标1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；2、分析曲线的变化规律并得出结论；3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适的量程和进行正确的实物连路，4、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求出功率或导体电阻大小。二、实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，U—I图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U—I曲线。三、实验器材小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干。四、实验步骤1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。2、滑动变阻器采用分压接法，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，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、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。5、拆去实验线路，整理好实验器材。五、注意事项1、因本实验要作出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；2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）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灯泡的额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；5、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。六、误差分析1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2、描绘I—U线时作图不准确造成的偶然误差。七、实验电路图提示返回例1．一个小灯泡的额定电压为6.3V，额定电流约为0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的伏安特性曲线，实验电路图所示。电源E1：电动势为8.0V，内阻不计；电源E2：电动势为12.0V，内阻不计；电压表V：量程为0—10V，内阻约为10kΩ电流表A1：量程为0—3A，内阻约为0.1Ω;电流表A2：量程为0—300mA，内阻约为1Ω；滑动变阻器R：最大阻值10Ω，额定电流1.0A；开关S，导线若干。⑴依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路。⑵实验中电源应该选用；电流表应该选用。⑶实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线。U/V00.50.81.01.21.52.0I/A00.050.080.100.120.140.16U/V2.53.04.05.06.06.3I/A0.180.200.230.250.270.27解：⑴实验原理和实和连线如图所示。⑵小灯泡的额定电压为6·3V,故电源用E1、小灯泡的额定电流为0·3A，故电流表用A2⑶I—U曲线如图所示。一同学在实验中还测出a,b,c,三种元件的伏安特性元件特性曲线分别如下图所示中的（a）（b）（c），下列说法中正确的是（）abcAa可以作为标准电阻使用Bb能作为标准电阻使用Cb的阻值随电压的升高而增大Dc的阻值随电压的升高而增大AC例2（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）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（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）在右图中画出小煤泡的U—I曲线.（3）如果某一电池的电动势是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）解：（1）见下图;（2）见下图（3）作出U=E—Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦例2的U–I图线及U=E–Ir图线1、某同学选用一只标有“3.8V0.3A”的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻值。根据实验数据画出的I-U图象如右.⑴从图象看出,电压越高，对应的实际电阻值越_____，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而________。⑵若实验室提供的器材是：电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A的直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值10Ω的滑动变阻器；一只电键和若干导线。⑴请画出正确的实验电路图；⑵并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。解：⑴曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。⑵正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用3V（快要超过3V时再改用15V量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。2、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡的电阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实验室可以提供的器材如下：①直流电源E（电动势约4V，内阻可不计）；②电流表A（量程为0—0.6A，内阻约0.5Ω）；③电压表V（量程为0—5V，内阻约20kΩ）；④滑动变阻器R1（阻值0—10Ω，额定电流2A）；⑤滑动变阻器R2（阻值0—200Ω，额定电流1.5A）⑥电键S及导线若干。实验测得的数据记录在下表中：U/V00.301.001.702.403.103.80I/A00.0740.2100.2100.2500.2840.300（1）请在坐标纸上画出小灯泡的U—I图线。（2）应选择的滑动变阻器为（填写仪器符号）：。（3）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路图，并在图中标出器材的符号。（4）试求：电压为1.50V和2.80V时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因。（结果保留2位有效数字。）解答：（1）如图a：（坐标选取合适；描点正确；将各点连成光滑曲线）（2）R1（3）如图b：（分压电路；电流表外接）（4）由图可知：U1=1.50V时，I1=0.200A；U2=2.80V时，I2=0.275A，得：RL1=U1/I1=7.5.RL2=U2/I2=10由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导致灯丝电阻变大。所以有：RL2＞RL13、电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关.图22—2是研究它们关系的实验电路.为了便于进行实验和保护蓄电池E，给蓄电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）,电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和.在图1中给出了实验所用的器材,请按照图2的电路将仪器连接成实验电路.（电压表选3V量程,电流表选0.6A量程）.某同学在实验时测出了9组电流、电压的值。根据U/I算出了相应的外电阻R0。根据UI算出了相应的输出功率P。在图3的直角坐标系中描出了相应的9个点。请你在图中画出P—R关系图线。根据图线可以得出电源输出功率的最大值Pm=，对应的外电阻R=。RP/解:（1）1.556±0.002（2）实物连线;从9组数据中可得最大电压为U=≈3.0V，所以电压表的量程选0～3V用I=检验，电流不超过0.60A，所以，电流表量程选0～0.6A。描P—R关系图线得出Pm=（0.800±0.005）W，没有单位不给分。得出R=（5.0±0.4），没有单位不给分。PR4、如右图所示，是某一半导体器件的U-I图。⑴从图中可看出，当电流超过某一数值后，其电阻迅速______(填增大或减小)。⑵将该器件与标有“8V,16W”的用电器串联后，接入电动势为10V的直流电源两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的电压是__________V,该直流电源的内阻是___________Ω。⑶当用电器在使用时，不小心发生了短路。此时流过直流电源的电流是__________A。解：⑴增大;⑵1;0.5[;⑶约3.4