实验描绘小灯泡的伏安特性曲线.

实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线2【教法探析】实验目的1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律．实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值后，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．3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、导线若干．实验步骤1．连接电路：将小灯泡、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的电路．42．测出小灯泡在不同电压下的电流，移动滑动变阻器的触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)53.画出伏安特性曲线(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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．4．拆除电路、整理仪器．【学法导引】误差分析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，电流表外接，则电流表示数偏大．62．测量时读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．注意事项1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．2．本实验要作出U－I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法．3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的b端．4．加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．75．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要画成折线．四、改进设想尽量选择满足实验条件的更精密的电表，测量数值尽量多，由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用“DIS”数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如图所示，电流和电压均可由传感器测出，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据进行自动取舍，再进行绘图，便得到小灯泡的伏安特性曲线．8例1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流－电压的数据如下表所示：9电流I/mA2.75.412.419.527.836.4电压U/V0.040.080.210.541.302.20电流I/mA47.156.169.681.793.2电压U/V3.524.776.909.1211.46(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的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示，请指出图线的特征，并解释形成的原因．10【解析】(1)依据表中数据，适当选择坐标系做出电压U随电流I变化关系曲线UI图如图所示：11(2)由电阻随电流的变化曲线可见随电流的增加电阻值逐渐增大，电阻变化存在三个区间．原因一是金属的电阻率随温度的升高而增大，由电阻定律R＝ρlS可知电阻随温度的升高而增大；二是电阻的电流变化快慢不同，12第一个区间电流很小，电阻变化也较小；第二区间灯丝温度升高快，电阻变化快；第三区间，由于电能转化成光能较多，温度增加速度变慢，电阻变化也较慢，所以产生三个区间．【答案】见解析例2.为了测定和描绘一只标有“220V,40W”的白炽灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电．调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220V交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V之间连续变化，13如图中画出的是调压变压器的电路图符号．实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材．(1)在图中完成实验电路图，要求在额定电压下测得的数据误差尽量小．14(2)说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？(3)如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“220V,40W”的白炽灯串联接在220V交流电源的火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？15【解析】(1)该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接火线，采用伏安法测出U、I值，安培表内接．(2)在电压较低段误差大．因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大．(3)两只白炽灯串联后分压各为110V，由灯泡的伏安特性曲线可读出此时的工作电流约为0.15A，故P＝0.15×110×2W＝33W.16【答案】(1)如图所示．(2)在电压较低段误差大．因为电压低时灯泡消耗的实际功率小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，安培表的分压大，系统误差大．(3)33W17【模拟练习】1819202122232425【答案】(1)g(2)0.8(3)AC【真题再现】262728