1、课时26 电学实验(一),实验(9):测绘小灯泡的伏安特性曲线,一、实验原理图,二、基本实验要求 1.实验目的: (1)练习使用电流表和电压表。 (2)描绘小灯泡的伏安特性曲线。 (3)根据伏安特性曲线分析电流随电压变化的规律。 2.实验原理: (1)通过调整滑动变阻器,改变加在小灯泡上的电压和通过小灯泡的电流,用电压表和电流表测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,绘制小灯泡的伏安特性曲线,进而研究小灯泡灯丝电阻的变化规律。 (2)小灯泡电阻较小,所以电流表应采用外接法连入电路。 (3)电压应从“0”开始变化,所以滑动变阻器采用分压式接法。,3.实验器材: 小灯泡“3.8 V 0.3 A”、
2、电压表“0315 V”、电流表“00.63 A”、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。,4.实验步骤: (1)画出实验电路图。 (2)检查电表的指针是否指在“0”刻度线,若不是,应先进行机械调零。 (3)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成闭合电路。 (4)调整滑动变阻器的滑片,使其处在合上开关时小灯泡两端的电压为零的位置上。 (5)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压由零增大至额定电压,分别读出上述过程中电压表、电流表的读数,同时观察小灯泡的发光情况,并将测量数据填入自己设计的表格中。 (6)拆除实验电路,整理实验器材。,
3、5.数据处理: 在坐标纸上以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系,并根据表中数据描点,用平滑的曲线连接各点得到I-U图线。 6.注意事项: (1)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,因此滑动变阻器采用分压接法。 (2)本实验中,因被测小灯泡的电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。 (3)实验时要根据小灯泡的额定电压选择电压表的量程。 (4)因小灯泡的伏安特性曲线不是直线,故闭合开关,调节变阻器滑片的位置使小灯泡的电压逐渐增大时,可在电压表读数每增加一个定值(如0.5 V)时,读取一次电流值,不能任意调节电压、电流读数;但在U=1 V左右要适当多测几组数据(此时I
4、-U曲线明显变化)。,(5)开关闭合前滑动变阻器的滑片应在灯泡两端电压为零的位置。 (6)两坐标轴选取的标度要合理,尽可能使根据数据画出的图线占满坐标纸,描点连线时要用平滑的曲线连线,注意曲线的斜率不是此状态下小灯泡的电阻。,1.滑动变阻器限流式接法和分压式接法(电池内阻不计):,2.电流表、电压表测电阻两种接法的比较选择:,3.实验器材的选择原则: (1)安全:用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。 (2)精确:电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的 以上。 (3)操作方便:从便于操作来考虑,限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动
5、变阻器,分压式接法要选用小阻值滑动变阻器。,考点1,考点2,考点3,实验原理和操作 典例1在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。(1)部分连线的实物照片如图甲所示,请在完成实物连接图; (2)某次实验中,当电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则电压为 V,此时小灯泡的功率是 W;,考点1,考点2,考点3,(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的 (填字母)。,答案,解析,考点1,考点2,考点3,实物连线就是根据电路图把实物连起来,实物连线的一般思路如下: 1.先画电路图,后画实物图。在电路图上标明电源的正、负极,电流表和电压表
6、的正、负接线柱等。(按实物的布局设计线路图,再根据线路图连接实物图) 2.先串后并,注意正负。画电路实物图时,应选择一条包含电路元件最多的通路,例如:从电源的正极出发,沿着电流的方向依次把开关、用电器、电流表(先接正柱,后接负柱)、变阻器等连接起来,一直连到电源负极,然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间。,考点1,考点2,考点3,3.注意量程,接线到柱。连接多量程电流表、电压表时,应注意选择适当的接线柱(即选取合适的量程),所有导线的连接点都应画在用电器的接线柱上或电源的正、负极上,不应在无接线柱的地方把几条导线相接。 4.避免交叉,检查无误。所画导线不应交叉,以使连接情况清晰
7、易辨。画好电路实物图后,应对照电路图再检查一遍,以便减少错误。,考点1,考点2,考点3,实验器材与电路的选择 典例2某学习小组要描绘一个标有“3.6 V 1.2 W”的小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,还有下列器材可供选择: 直流电源E(电动势4.5 V,内阻不计) 电压表V(量程5 V,内阻约为5 k) 电流表A1(量程350 mA,内阻约为1 ) 电流表A2(量程150 mA,内阻约为2 ) 滑动变阻器R1(阻值0200 ) 滑动变阻器R2(阻值010 ) (1)实验中电流表应选 ,滑动变阻器应选 ;(填写器材代号),考点1,考点2,考点3,(2)如图所示,以下的四个电路中应选用 进行实验。,答案,解析,考点1,考点2,考点3,实验的数据处理与误差分析 典例3某实验小组利用图甲的实物连线图,做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验,该小组在实验时测得两组数据,第一组是电压从0逐渐增加到2.5 V,第二组是从2.5 V逐渐减小到0,将两组数据描在I-U图上,如图乙,第一组数据的数据点在图中是用 (选填“”或“”)表示的。,甲 乙,考点1,考点2,考点3,另一实验小组用同样的电路实验,发现电压表示数的最大值只有1.5 V,检查电路正确并连接良好,而后将电路断开,用电压表直接接到这两节电池串联而成的电池组两端,电压表示数为3.00 V。请解释原因: 。,答案,解析,
