1、描绘小灯泡的伏安特性曲线实验讲义基本实验要求1实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出IU图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系2实验器材小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“03 V15 V”、电流表“00.6 A3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔3实验步骤(1)画出电路图(如实验原理图甲)(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示的电路(3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中(4)数据处理在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直
2、角坐标系在坐标纸上描出各组数据所对应的点将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线4实验器材选取(1)原则：安全；精确；操作方便(2)具体要求电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流干电池中电流一般不允许超过0.6 A.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电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器规律方法总结1滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围UE0UE负载R上电流的调
3、节范围I0I2.两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)(2)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最大电阻要大)3注意事项(1)电路的连接方式：电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从0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电珠分得电压为0的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯
4、丝(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差4误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值(2)测量时读数带来误差(3)在坐标纸上描点、作图带来误差考点一实验原理与电路设计1电表读数及实验电路(2015浙江理综22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图图1图2(1)根据图1画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V所示读数为：_、_、_、_.两组数据得到的电
5、阻分别为_和_答案(1)见解析图(2)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V8.3 (8.30.1 均可)2.7 (2.70.1 均可)如填为2.7 (2.70.1 均可)83 (8.30.1 均可)也行解析(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线需要测量电压范围大，变阻器用分压式接法，小灯泡电阻比较小，电流表要外接，电路图如图所示(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表示数为0.10 A，表示数为0.24 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，应估读到0.01 V，所以表示数为2.00 V，表示数为0.27 V，根据欧姆定律R18.3 ，R
6、22.7 .2器材选取和电路设计小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5 V，最大电流不超过0.55 A)的伏安特性曲线，在实验室找到了下列实验器材：A电压表(量程3 V，内阻6 k)B电压表(量程15 V，内阻30 k)C电流表(量程0.6 A，内阻0.5 )D电流表(量程3 A，内阻0.1 )E滑动变阻器(阻值范围05 ，额定电流为0.6 A)F滑动变阻器(阻值范围0100 ，额定电流为0.6 A)G直流电源(电动势E3 V，内阻不计)H开关、导线若干该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压).I/A00.120.210.290.340.3
7、80.420.450.470.490.50U/V00.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)为了提高实验结果的准确程度，电流表选_；电压表选_；滑动变阻器选_(以上均填写器材代号)(2)请在虚线框中画出实验电路图答案(1)CAE(2)见解析图解析(1)从表格中的实验数据可知，电流测量值I的范围为00.50 A，电压测量值U的范围为02.00 V，因此电流表应选C，电压表应选A.因为本实验要测量多组(U，I)值，需使电压U连续变化，因此，滑动变阻器应接成分压式，故选阻值较小的滑动变阻器E.(2)由表格中的数据，根据R，估算电学元件的电阻值大约为几欧，因
8、此电流表外接电路图如图所示3器材选取和电路设计要测绘一个标有“6 V2.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：A直流电源(6 V，内阻未知)B电流表G(满偏电流3 mA，内阻Rg10 )C电流表A(00.6 A，内阻未知)D滑动变阻器R(020 ，5 A)E滑动变阻器R(0200 ，1 A)F定值电阻R0(阻值1 990 )G开关与导线若干(1)由于所给实验器材缺少电压表，某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端电压，再用电流表A测出通过小灯泡的电流，从而画出小灯泡的伏安特性曲线，该方案实际上不可行，其最主要的原因是_.(2)为完成本实验，滑动变阻
9、器应选_(填器材前的序号)(3)请在图3中完成本实验的实物电路图的连线图3答案(1)电流表G分压较小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大(2)D(3)如图所示解析(1)电流表G测量电压范围太小，导致电流表A指针偏转很小，误差较大(2)、(3)由于满足灯泡电阻和电流表内阻接近，所以电流表应用外接法，由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从0开始测量，所以滑动变阻器应采用分压式接法，故滑动变阻器应选D，实物电路图的连线如图所示电学实验电路设计的思路与方法1首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等其设计原则是：安全、方便、经济2在测量电路中
10、，一般有电流表内接和外接两种方法，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻Rx的关系，其中R0，若RxR0，则设计为电流表内接法；若Rx，所以电流表应用外接法由于电流、电压从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，连线图如图甲所示甲(3)画出的IU图象如图乙所示乙(4)根据闭合电路欧姆定律应有I，由IU图象可读出I15 mA时对应的电压U2.2 V，可求出Rx146.7 ，代入数据解得R53 .7实验拓展(2013江苏单科10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率，实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V1.8 W”，电源为12 V的
11、电池，滑动变阻器的最大阻值为10 .图7(1)准备使用的实物电路如图7所示，请将滑动变阻器接入电路的正确位置(用笔画线代替导线)(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图8所示，请指出图象中不恰当的地方图8答案(1)如图所示(2)10(3)电池(4)图线不应画为直线；横坐标的标度选择不合适解析(1)由于电压调节范围大，因此滑动变阻器用分压式接法；由于小灯泡的额定电流I0.6 A，因此电流表选用0.6 A的量程(2)电路中定值电阻起保护作用，电池的电动势为12 V，小灯泡的内阻为R5 ，因此小灯泡和滑动变阻器并联后的最大电阻为，要使小灯泡两端的电压能达到3 V，由可知，R1不能超过10 ，所以R1应选10 的定值电阻(3)测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，防止电池出现短路以致被烧毁(4)由PU2知，图象的斜率是变化的，因此图线应是一条曲线画图线取标度时，应使点尽可能分布在整个坐标纸上，显然该同学的横坐标的标度选择不合适
