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实验七测绘小灯泡的伏安特性曲线实验微讲座3电学实验一、实验目的1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析伏安特性曲线的变化规律．二、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，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起来．三、实验器材小灯泡(3.8V，0.3A)或(2.5V，0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．四、滑动变阻器的限流接法和分压接法1．两种接法比较限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大限流接法分压接法对比说明负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件由上表可以看出：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．2．(1)两种接法的选择(2)两种接法的适用条件限流式接法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阻器的总电阻还小)．分压式接法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Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大．Rx很大时，分压式接法中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节．①若采用限流式接法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)，则必须选用分压式接法．②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，应改用分压电路．③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．④两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．五、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，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U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器．六、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，就得到小灯泡的伏安特性曲线．七、注意事项1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8V，0.3A)的电阻很小，与0～0.6A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：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化．2．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．3．I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．4．当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关．5．误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线．八、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、作图带来操作误差．对实验原理与操作的考查【典题例析】(2019·温州月考)在某次“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，所选用的实验器材有A．小灯泡“2.5V0.2A”B．电流表0～0.6～3A(内阻约1Ω)C．电压表0～3～15V(内阻很大)D．滑动变阻器“2A10Ω”E．电源(两节干电池)F．开关一个，导线若干(1)在实验时小杰同学采用了如图所示的实物电路图，则具体实验操作前，该电路需改进的地方有________________________________________________________________________________________________.(2)在方框中画出正确的电路图．(3)当开关闭合后，滑动变阻器的滑片从左向右滑动过程中，灯泡始终不亮，但电压表有示数，则可能出现的故障是Ｗ.A.小灯泡灯丝断了B.连接电源的导线断开C.电流表上某个接线柱与导线断开D.开关接触不良造成断路[解析]（1）由于小灯泡电阻比电压表内阻小的多，和电流表内阻差不多，电流表要外接；小灯泡额定电流为0.2A，电流表应选0.6A量程；合上开关前，为了保护电表，测量电路电压最小，故滑动变阻器滑片应置于左侧.（3）电压表有示数说明电压表到电源是通的，A正确.[答案]（1）电流表应外接；电流表应选0.6A量程；滑动变阻器滑片应置于左侧（2）如图所示（3）A在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，采用如图所示的电路可以方便地调节小电珠两端的电压值，已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为R1、R2，且R1＝10R2.（1）请根据实物图在虚线框中画出相应的电路图；（2）在实验中，为了使小电珠的电压在开始时有最小值，在闭合开关前，两个滑动变阻器的滑片P1和P2应分别放在______（选填“a”或“b”）端和______（选填“c”或“d”）端；（3）采用这个电路能够达到精细调节小电珠两端电压的目的，其中滑动变阻器_______（选填“R1”或“R2”）用于精细调节.解析：（2）根据电路图可以看出，要使小电珠的电压在开始时有最小值，在闭合开关前，两个滑动变阻器的滑片P1和P2应分别放在b端和c端.（3）因为R2阻值较小，即移动相同长度时电阻变化较小，所以可用于精细调节.答案：（1）如图所示（2）bc（3）R2对实验数据处理与误差分析的考查【典题例析】（2019·舟山高三质检）由金属丝制成的电阻阻值会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线.可供选择的实验器材有：A.待测电阻器Rx（2.5V，1.2W）B.电流表A（0～0.6A，内阻为1Ω）C.电压表V（0～3V，内阻未知）D.滑动变阻器（0～10Ω，额定电流1A）E.电源（E＝3V，内阻r＝1Ω）F.定值电阻R0（阻值5Ω）G.开关一个和导线若干（1）实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在虚线框内画出实验电路图.（2）按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中，I是电流表的示数，U是电压表的示数，UR是电阻器两端的实际电压.请通过计算补全表格中的空格，然后在坐标图中画出电阻器的伏安特性曲线.（3）该同学将本实验中的电阻器Rx以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是_________W.（结果保留2位小数）[解析]（1）要使电阻器两端电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法.电路如图甲所示.（2）电压表的示数减去电流表的分压即为电阻器两端的电压：UR＝U－Ir，数据如下表.电阻器的伏安特性曲线如图乙所示.UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52（3）由UR＋I（r＋R0）＝E作出UR－I图象如图乙中直线所示，由此图象与电阻器UR－I图线的交点可得此时电阻器的电压UR＝0.9V，电流I＝0.35A，电阻器的实际功率为P＝UI≈0.32W.[答案]（1）见解析图甲（2）见解析（3）0.32在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5V、额定电流为0.3A.（1）部分连线的实物图如图甲所示，请完成实物连接图；甲乙（2）某次实验中，电流表的示数为0.18A，电压表的指针如图乙所示，则读数为______V，此时小灯泡的功率是______W；（3）正确测量获得的伏安特性曲线应是如图所示图象中的________（填选项字母）.解析：（2）电压表读数为1.50V，小灯泡的功率P＝UI＝0.27W.（3）温度升高，小灯泡的电阻变大，所以C正确.答案：（1）如图所示（2）1.500.27（3）C