1、1,5 实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 探究导体电阻与其影响因素的定量关系,第七章,电 路,2,一、测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.实验目的 掌握伏安法测电阻的电路设计(关键是内、外接法的选择). 理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线.,3,2.实验原理 由于电流增大，小灯泡的功率也增大，温度升高，电灯丝材料的电阻率增大，因此电灯丝的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值.由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线，在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压与电流下)的电阻的倒数，斜率越小，电阻越大.,4,3实验器材 “3.8V，0.3A”的
2、小灯泡，46V学生电源(或34个电池组)，0100的滑动变阻器，015V的电压表，006A的电流表，开关一个、导线若干. 4.实验步骤 (1)选取适合的仪器按图 所示的电路连接好.,A B,5,(2)将滑动变阻器滑片调节到A端后，闭合开关. (3)调节滑动变阻器，在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录. (4)断开开关，拆下导线，将仪器恢复原样. (5)以I为纵轴，U为横轴，画出I-U曲线并进行分析.,6,二、探究导体电阻与其影响因素的定量关系 1.实验探究：用控制变量法进行探究.保持横截面积和材料两个因素不变的条件下，改变导体长度，测出相应的电阻及导体长度，可得出电阻与
3、导体长度关系.然后再依次研究电阻与另外两个因素的关系.由于金属丝的电阻较小，为减小误差，测量电阻时应采用电流表外接法.,7,2.理论探究：根据串联电路的性质，通过逻辑推理，可得出电阻与导体的长度成正比；根据并联电路的性质，通过逻辑推理，可得出电阻与导体的横截面积成反比.,8,1.螺旋测微器如何操作和读数. (1)构造：,9,(2)原理：精密螺纹的螺距是0.5mm，即每旋转一周，P前进或后退0.5mm，把这一周分成50等分，每一等分对应固定刻度上的0.01mm，即可动刻度每转过一等分，P前进或后退0.01mm，因此，从可动刻度旋转了多少等分就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精
4、确到0.01mm，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺.它是把前后方向的微小变化和圆周上的旋转变化对应起来，放大了这种变化.,10,使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧A和测微螺杆P之间，先使用粗调旋钮K，在测微螺杆P快靠近被测物体时，改用微调旋钮K，听到“咔咔”声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数.螺旋测微器的读数方法是：先从固定刻度尺上读出半毫米以上长度，然后找出鼓轮上可动刻度上第几条刻度线与固定刻度线上的水平横线对齐，,11,再估读一位数字就是可动刻度示数，两次读数相加就是所要测量的长度.即所测长度L=固定刻度示数+可动刻度示数最小分度值(0.01
5、mm).以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略.,12,2.在测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，我们应注意什么？ (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)滑动变阻器应采用分压式连接，目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化.,13,(3)闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端，可以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧坏灯丝. (4)U-I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，以防出现很大误差.,
6、14,(5)电流表选择0.6A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定，即使用的若是“3.8V，0.3A”的小灯泡，又要完整的描绘出它的伏安特性曲线，则选用电压表的15V量程，若使用“2.5V，0.6A”的小灯泡，则选用电压表的3V量程.,15,(6)在坐标纸上建立一个直角坐标系，两坐标轴选取的标度要合理，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.所测数据中误差较大的点，在连线中应不予考虑.,16,3.根据实验要求和实验条件，怎样选用合适的仪器? 选用电流表、电压表时，要根据电源电动势、电阻的大小和额定功率等考虑所测电流、电压的最大值，不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器.
7、在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表的指针偏转角度不宜过小，以减小误差，电流表、电压表的读数为满刻度2/3左右时，读数较准确.,17,选用滑动变阻器，若用“限流式”，一般选用阻值适当大的滑动变阻器，但不是越大越好，因阻值很大时，在实验过程中可能只用到其阻值较小的一部分，这样滑动触头只能在很短的范围内调节，使用起来很不方便.若采用“分压式”，应选择阻值适当小一些的滑动变阻器，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动的距离成正比例改变，调节起来比较方便.,18,对器材选择的一般步骤是：a.先找出实验中必须应用的器材；b.画出实验电路原理图；c.估算待测电路中I和U的最大值；d.考虑能否使电表
8、示数在半偏以上；e.选择合适量程的电压表、电流表、合适阻值的滑动变阻器及合适的电源.,19,4. R=U/I与 有什么区别？,20,1.电路设计及数据处理 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)：,21,(1)在图的虚线框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围010)、电源、小灯泡、电键、导线若干. (2)在坐标系中画出小灯泡的U-I曲线.,22,(3)如果测得电池的电动势1.5V，内阻2.0.问：将本题中的小灯泡接在现在电路上的实际功率是多少？简要写出求解过程，图可直接画在第(2)小题
9、的方格图中,(a),23,( b),24,要描绘某电学元件(最大电流不超过6mA，最大电压不超过7V)的伏安特性曲线，设计电路如图7-5-4所示.图中定值电阻R为1k，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5；电压表 (未画出)量程为10V， 内阻约为10k；电 源电动势E为12V， 内阻不计.,25,(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：a.阻值0200，额定电流0.3A；b.阻值020，额定电流0.5A，本实验应选用的滑动变阻器是 (填“a”“b”).(2)正确接线后，测得数据如下表：,a,26,(a)根据以上数据，电压表是并联在M与 之间的(填“O”或“P”). (b)根据以上数据，在
10、图 (a)中画出该元件的伏安特性曲线. (3)画出待测元件两端电压UMO随MN间电压UMN变化的示意图(b)(无需数值).,P,27,2.仪器和电路的选择 在测量金属丝电阻率的实验中，已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供选用： A.量程是00.6A，内阻是0.5的电流表 B.量程是03A，内阻是0.1的电流表 C.量程是03V，内阻是6k的电压表 D.量程是015V，内阻是30k的电压表 E.阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器,28,F.阻值为010，额定电流为2A的滑动变阻器 G.蓄电池(6V) H.开关一个，导线若干. (1)为使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选
11、用 ，滑动变阻器应选用 .(只填字母代号),29,(2)若图所示的实验仪器就是我们选定的，请用铅笔画线连接实验电路.,30,31,有一标有“6V，1.5W”的小灯泡，现用图（a）所示电路测量其在不同电压下的实际功率，提供的器材除导线和开关外，还有：,32,A.直流电源6V（内阻不计）； B.直流电流表03A（内阻0.1以下）； C.直流电流表0300mA（内阻约为5）； D.直流电压表015V（内阻约为15k）； E.滑动变阻器10，2A； F.滑动变阻器1k，0.5A. （1）实验中电流表应选用 （用序号表示），滑动变阻器应选用 . （2）试按图（a）电路将图（b）所示器材连成电路.,C,E
12、,33,34,3.非线性元件的处理图(a)为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.,35,为了通过测量得到图(a)所示I-U关系的完整曲线，在图 (b)和图 (c)两个电路中应选择的是图 ；简要说明理由： .(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0100),36,某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件.图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：,37,38,（1）为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 .（以上均填器材代号） （2）为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号.,39,（3）若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？ 相同点： 不同点： .,40,
