2018版高中物理第3章恒定电流第6节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案鲁科版3-1!

一、实验目的

1．描绘小灯泡的伏安特性曲线． 2．分析I­U曲线的变化规律． 二、实验原理

1．实验电路：小灯泡的电阻很小，电流表采用外接法；因电压要求从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法．

图3­6­1

2．曲线形状：以I为纵轴、U为横轴画出小灯泡的I­U图线，由于金属的电阻率(电阻)随温度的升高而增大，其伏安特性曲线不是一条直线．

3．滑动变阻器的两种接法： (1)两种接法的比较.

名称 限流接法 分压接法 电路图 使滑动变阻器所用的电阻最大(电闭合开关前滑片位置 阻R的电流最小)，滑片应位于最左端 负载两端的电压调节范围 使滑动变阻器与负载R并联的电阻为零(R的电流、电压为零)，滑片应位于最左端 U～U R0＋RR0～U 通过负载的电流调节范围 负载正常工作时电路

UR0＋RRU～ 0～ UR电路中总电流等于负载R的电流，电路中总电流大于负载R的电1

的效率 电路效率较高 流，电路效率较低 (2)两种接法的选择：由于限流式接法电路简单，耗能低，所以通常采用滑动变阻器的限流式接法，但在以下三种情况中，必须选择分压式接法：

a．当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压电路．

b．若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压式接法．

c．要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压式接法．

三、实验器材

小灯泡、4～6 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸．

一、实验步骤

1．按实验电路图连接电路，且使滑动变阻器的触头P滑至A端．

2．闭合开关，使触头P逐渐向B移动，测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.

3．断开开关，拆除电路，整理器材． 二、数据处理

1．列表格：将记录的12组U、I值记录在表格中.

实验次数 1 2 3 4 5 6 U I

实验次数 7 8 9 10 11 12 U I 2．描曲线：在坐标纸上以电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出I­U曲线．

3．分析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不是直线的原因． 三、误差分析

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1．测量时，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大，而产生系统误差． 2．测量时读数不准，描绘I­U图线时作图不准确产生偶然误差． 四、注意事项

1．描绘I­U图线要求电压、电流从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压接法．小灯泡的电阻较小，电流表采用外接法．

2．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，且要使实验中测出的各组数据均匀，间隔大致相等．

3．作图时两坐标轴的标度要适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连线时误差较大的点要舍去，要用平滑的曲线而不能画成折线.

实验探究1 对实验原理及器材选取的考查

有一灯泡上标有“6 V 0.1 A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下

列器材供选用：

A．电压表(0～5 V，内阻2.0 kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻3.0 kΩ) C．电流表(0～0.3 A，内阻2.0 Ω) D．电流表(0～6 A，内阻1.5 Ω) E．滑动变阻器(30 Ω，2 A) F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A) G．学生电源(直流9 V)及开关、导线等

(1)实验中所用的电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．

(2)画出实验电路图，要求电压从0 V开始测量．

【解析】 (1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压6 V，故电压表选B.小灯泡的额定电流0.1 A，故电流表选C.结合(2)的分析可知变阻器用分压式，故选电阻较小的E.

(2)小灯泡的电阻R＝＝

U6 V

＝60 Ω＜RA·RV，故电流表应用外接

I0.1 A

法；实验数据包括电压在零附近的数值，故变阻器只能接成分压式，电路如图所示．

【答案】 (1)B C E (2)如图所示

实验探究2 对实验数据处理的考查

图3­6­2甲为某同学测绘额定电压为2.8 V小灯泡的I-U图线的实验电路图．

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图3­6­2

(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接成完整的实验电路． (2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)．

(3)实验得到小灯泡的I-U曲线如图3­6­3，由此可知小灯泡正常发光时的功率为________W.

图3­6­3

【解析】 (1)按电路图连实物如图．

(2)开关S闭合之前应使用电器(小灯泡)处于被保护状态，即刚闭合时使其两端电压很小，故选A端．

(3)由I-U曲线当U＝2.8 V时，I＝0.28 A，由公式P＝UI正常发光的功率P＝0.784 W. 【答案】 (1)见解析图 (2)A端 (3)0.784

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