实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线.ppt

1、实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线,智浪教育-普惠英才文库,一、伏安法测电阻,1伏安法测电阻的两种电路形式比较,智浪教育-普惠英才文库,2.两种控制电路,(1)两种控制电路比较.,智浪教育-普惠英才文库,(2)两种控制电路的选择,下列三种情况必须选用分压式接法,a要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连 续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路) b当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且 实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若 用限流法，RL 两端电压变化不明显),c若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍,超过 RL 的额定

2、值时，只能采用分压接法,智浪教育-普惠英才文库,下列情况可选用限流式接法,a测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只是小范围内测量，且 RL 与 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流 式接法,b电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满,足分压式接法的要求时，采用限流式接法,c没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均 可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法,智浪教育-普惠英才文库,准确原则：减少误差各电表示数不少于量程的；测多,3器材的选择 (1)选择原则,安全原则：不超过各仪表、元件允许的最大电流,1 3,组数据，要求电表示数在大范围内可调；选内阻

3、较大的电压表、 内阻较小的电流表,能耗少的原则：变阻器通常选限流接法，选择最大阻值 与待测电阻的阻值比较接近且稍大一些的变阻器分压接法时， 选阻值较小而额定电流较大的,智浪教育-普惠英才文库,(2)选择步骤,估算电流和电压的最大值，确定实验器材中的电压表和,电流表,根据待测电阻的大约值确定滑动变阻器，选择最大值与,待测电阻差不多的滑动变阻器,根据待测电阻的阻值大小确定安培表的内外接，根据实,验要求确定滑动变阻器的接法，画出实验电路图,4实物连线：从电源的正极出发，将串联部分电路连接好， 注意电表的量程问题，最后连上电压表连线后需要检查电表 的正负极，检查电流是否从正极流入，从负极流出连线一律

4、连在接线柱上，不交叉,智浪教育-普惠英才文库,二、描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线,1实验目的：通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并,分析曲线的变化规律,2实验原理：金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而 使得一段金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化对一 只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差 几倍到几十倍它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的 电阻是非线性的本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究 钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值的变化，从而了解它 的导电特性,智浪教育-普惠英才文库,3实验器材：小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电 源、开关、导线、坐标纸 4实

5、验步骤 (1)按电路图连接好电路实验电路图如图 S81 所示；实 物接线图如图 S82 所示,图 S81,图 S82,智浪教育-普惠英才文库,(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读,出一组 U、I 值，记录于表格,(3)再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的,U、I 值，记录于表格,(4)断开电键，整理好器材,(5)在坐标纸上以 I 为横轴，以 U 为纵轴，并选取适当的单,位,(6)用描点法在坐标纸上标出各组 U、I 值的对应点位置 (7)用平滑曲线将各点依次连接起来,智浪教育-普惠英才文库,(1)对一纯电阻用电器，有I.因此，当R为定值时，I,(8)分析小灯泡伏安特

6、性曲线的变化规律记录表格：,5.实验注意事项,对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，应明确以下几点：,U,R,U 图线应为一条过原点的直线但由于小灯泡的灯丝在其两端 电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近 2000 ，灯丝电阻率有明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应 为曲线,智浪教育-普惠英才文库,(2)实验用的小灯泡通常为“3.8 V 0.3 A”一类小电珠，其 在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差， 测量电路应采用电流表外接法,(3)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器,应采用分压式连接,智浪教育-普惠英才文库,题组1,伏安法测电阻,1用伏安法测量某

7、一电阻 Rx 的阻值，现有实验器材如下：,A待测电阻 Rx(阻值约 5,，额定功率为 1 W),B电流表 A1(量程 00.6 A，内阻为 0.2 C电流表 A2(量程 03 A，内阻为 0.05,) ),D电压表 V1(量程 03 V，内阻为 3 k) E电压表 V2(量程 015 V，内阻为 15 k),F滑动变阻器 R0(050,),G蓄电池(电动势为 6 V)、开关、导线,智浪教育-普惠英才文库,(1)为了较准确测量 Rx 阻值，电流表、电压表应选_,(填器材前面的选项字母),(2)在下面的虚线框内画出实验电路图,智浪教育-普惠英才文库,图33,智浪教育-普惠英才文库,2有一只电阻 R

8、x，其阻值大约在 4050 之间，需要进,一步测定其阻值现有的器材有：,电池组 E(电动势 9 V，内阻约为 0.5 ) 伏特表 V(量程 010 V，内阻约 20 k) 毫安表 A1(量程 050 mA，内阻约 20 ) 毫安表 A2(量程 0300 mA，内阻约 4 ) 滑动变阻器 R1(0100 ，额定电流 1 A) 滑动变阻器 R2(01700 ，额定电流 0.3 A) 电键一只，导线若干,智浪教育-普惠英才文库,有两种可供选择的电路如图 S83 甲、乙所示实验中要求 多测几组电流、电压值 图 S83 为了实验能正常进行并减小系统误差，而且要求滑动变阻器 要便于调节，在实验中应选图_所

9、示的电路，应选代号为 _的毫安表和代号为_的滑动变阻器该实验的系统误 差主要是由_引起的，这个因素总是使实验的测量值,比真实值偏_,A2,R1,电压表分流,小,甲,智浪教育-普惠英才文库,题组2,描绘小电珠(小灯泡)的伏安特性曲线,3(2010 年湛江二模)某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性 曲线”实验时，误将电流表和电压表接成如图 S84 所示的电 路，其他部分连接正确，接通电源后，小灯泡的发光情况是 _若本实验给定电压表(内阻约为 5 k)、电流表(内 阻约为 4 )、滑动变阻器、电源、开关、小灯泡(额定电压 3.8 V) 及导线若干，要求小灯泡的电压从零开始增大，实验应选择图 S85 中的

10、电路图是_该同学描出的伏安特性曲线如 图 S86 所示，从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压 的增大而_，当给小电灯泡加额定电压 3.8 V 时， 其电阻为_(结果保留三位有效数字).,智浪教育-普惠英才文库,S84,S85,S86,智浪教育-普惠英才文库,4某学习小组要描绘一只小电珠(2.5 V,0.5 A) 的伏安特,性曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器 材可供选择： A电源 E(电动势为 3.0 V，内阻不计) B电压表 V1(量程为 03.0 V，内阻约为 2 k) C电压表 V2(量程为 015.0 V，内阻约为 6 k) D电流表 A1(量程为 00.6 A，

11、内阻约为 1 ) E电流表 A2(量程为 0100 mA，内阻约为 2 ) F滑动变阻器 R1(最大阻值 10 ) G滑动变阻器 R2(最大阻值 2 k),智浪教育-普惠英才文库,(1)为了减小实验误差，实验中电压表应选择_，电流 表应选择_，滑动变阻器应选择_(填器材前面的 选项字母),(2)为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，并画,在虚线框中,智浪教育-普惠英才文库,(3)下表中的各组数据是此学习,小组在实验中测得的，根据表格中 的数据在方格纸上作出该电珠的伏 安特性曲线,图 S87,(4)如果用一个电动势为 1.5 V、内阻为 3 的电源与该小电 珠组成电路，则该小电珠的实际功率

12、为_(结果保 留两位有效数字),智浪教育-普惠英才文库,解析：因为电压要求范围宽，滑动变阻器选用分压式接法； 电压表、电流表选择时，在保证安全的前提下，选用小量程电 表；由于R ，用外接法；计算实际功率时应画电源的I U 图线与小电珠的伏安特性曲线相交,智浪教育-普惠英才文库,题型1,伏安法测电阻的综合运用,【例1】伏安法测电阻时，使用的电源电压是 3 V，电压表 有 03 V 和 015 V 两个量程，电流表有 00.6 A 和 03 A 两个量程，估计待测电阻的阻值约为 10 .则电压表应选择量程 _，电流表应选择量程_ (1)此实验的原理是_ (2)在虚线框内画出实验电路图，并把图S88

13、 的实物对应 连接起来,智浪教育-普惠英才文库,图 S88,(3)实验中应测量的物理量是_和_,_，分别用_和_测量,(4)连接电路时，开关应_，闭合开关前滑动变阻器滑 片应置于_(填“左”或“右”)端，滑动变阻器的作用 是：_.,智浪教育-普惠英才文库,(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图 S89 所示，该,次实验测得的电阻 Rx 为_.,图 S89,(6)如果要使电流表的示数变为 0.4 A，滑动变阻器滑片应向 实物图中的_(填“左”或“右”)端移动，此时电压表 示数为_ V.,智浪教育-普惠英才文库,(7)若实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表 的指针几乎不动，而电压表的示

14、数却有明显偏转(示数较大)， 则电路中发生故障的原因是_,_.,智浪教育-普惠英才文库,得Rx5.,(5)电压表的示数为2.40 V，电流表的示数为0.48 A，由R,U,I,(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻 值变化大的方向移动，此时电压表示数为UIR2 V. (7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数 变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱 接触不良,智浪教育-普惠英才文库,(2)如图36 所示 图36 (3)电阻两端电压 通过电阻的电流 电压表 电流表,答案：03 V,00.6 A,(4)断开 左,改变被测电阻两端电压,(5)5 (6)左

15、2,(7)待测电阻两端接线柱接触不良,智浪教育-普惠英才文库,1给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可 忽略不计)、一个开关、一个已知阻值的电阻 R 和导线若干，如 何测出未知电阻 Rx?,(1)画出你设计的电路图； (2)简要说明测量步骤； (3)写出 Rx 的表达式,智浪教育-普惠英才文库,(3)RxR.,答案：解：(1)如图37 所示,图37,(2)把Rx 与已知阻值的电阻R 并联在电路中，用电流表分别,测出通过Rx 及已知阻值R 的电流Ix 和 I.,I,Ix,智浪教育-普惠英才文库,题型2,描绘小电珠的伏安特性曲线,【例2】(2010 年盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特

16、性曲 线”实验中，用导线 a、b、c、d、e、f、g 和 h 按图 S810 所 示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电 流表已调零闭合开关后：,图 S810,图 S811,智浪教育-普惠英才文库,(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化， 但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是图 S810 中的 _(填导线字母)导线断路,(2)某同学测出电源和小电珠的 UI 图线如图 S811 所 示，将小电珠和电阻 R 串联后接到电源上，要使电路中电流为 1.0 A，则 R_ .,智浪教育-普惠英才文库,(3)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲,),线分

17、别如图 S812 中的甲、乙、丙，下列说法正确的是( 图 S812 Aa 能作为标准电阻使用 Bb 能作为标准电阻使用 Cb 的阻值随电压升高而增大 Dc 的阻值随电压升高而增大,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)g (2)0.8 (3)AC,智浪教育-普惠英才文库,2有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏,安法描绘这个灯泡的 IU 图线现有下列器材供选用： A电压表(05 V，内阻 10 k) B电压表(015 V，内阻 20 k) C电流表(03 A，内阻 1 ) D电流表(00.6 A，内阻 0.4 ) E滑动变阻器(10 ，2 A) F滑动变阻器(500 ，1 A)

18、G学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干,智浪教育-普惠英才文库,(1)实验时，选用图 S813 甲而不选用图 S813 乙的电路 图来完成实验，请说明理由：_,_.,图 S813,(2)实验中所用电压表应选_，电流表应选用_，,滑动变阻器应选用_(用序号字母表示),智浪教育-普惠英才文库,(3)把图 S814 中所示的实验器材用实线连接成实物电路 图,图 S814,图 38,智浪教育-普惠英才文库,【例题】图 S815 甲所示为某同学测绘额定电压为 2.5 V 的小电珠的 IU 图线的实验电路图 图 S815,易错点,实验电路的实物连线,智浪教育-普惠英才文库,(1)根据电路图，用笔画线代

19、替导线，将图乙中的实物图连,接成完整的实验电路,图 S816,(2)开关 S 闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于 _(“A 端”、“B 端”或“AB 正中间”) (3)已知小电珠灯丝在 27 时电阻值约为 1.5 ，并且其电 阻值与灯丝的热力学温度成正比，热 力学温度 T 与摄氏温度 t 的关系为 T273t，根据图 S816 所示的 小电珠的 IU 特性曲线，估算该 灯泡以额定功率工作时灯丝的温度 约为_ (保留两位有效数字),智浪教育-普惠英才文库,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)如图 S817 所示 图 S817,(2)A 端,(3)1.6103,智浪教育-普惠英才文库,方法点

20、拨：解决此类实验电路的实物连线问题分三步走： (1)将电源、开关、滑动变阻器串联成回路(滑动变阻器接下,面两个接线柱).,(2)将待测电阻、安培表串联，串联后其中一端接滑动变阻 器下面的接线柱，另一端接在滑动变阻器的金属杆上.,(3)最后并联上电压表.,智浪教育-普惠英才文库,1用伏安法测量一个定值电阻的实验所需的器材实物如图,S818 所示，各器材规格为：,A待测电阻 Rx(约 100 ),B直流毫安表(量程 010 mA，内阻 50 ) C直流电压表(量程 03 V，内阻 5 k) D直流电源(输出电压 3 V，内阻可不计) E滑动变阻器(015 ，允许最大电流 1 A) F电键一个，导线

21、若干,智浪教育-普惠英才文库,根据器材的规格和实验要求，在下面的虚线框中画出实验 电路图，并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路,图 S818,智浪教育-普惠英才文库,答案：如图 39 所示,图 39,智浪教育-普惠英才文库,2(2010 年成都模拟)为了研究某电阻元件 Rx 的伏安特性， 某同学设计了图 S819 甲所示的电路，图中电流表 mA 的量程 为 5 mA，内阻约为 10 ；电压表 V(已接入电路但图中未画出) 量程为 3 V，内阻约为 3 k；电源电动势 E 为 6 V，内阻不计 (1)实验时有两个滑动变阻器可供选择： A阻值 0100 ，允许通过的最大电流为 0.3 A,B阻

22、值 010 ，允许通过的最大电流为 0.5 A,A,本实验应选的滑动变阻器是_(填“A”或“B”),智浪教育-普惠英才文库,(2)正确连线后，测得数据如下表： 请你根据以上数据，在图乙中完成该实验的实物连线,图 40,图 S819,答案：如图 40 所示,智浪教育-普惠英才文库,1(2011 年广东卷)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验 中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)、滑动变阻器、多用电表、 电流表、学生电源、开关、导线若干 (1)粗测小电珠的电阻，应选择 多用电表_(填“1”、 “10”或“100”)倍率的电阻 挡；调零后，将表笔分别与小电珠 的两极连接，示数如图 S820

23、 所,示，结果为_ .,图 S820,智浪教育-普惠英才文库,(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图 S8 21 完成实物图 S822 中的连线,图 S821,图 S822,智浪教育-普惠英才文库,(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片 P 置于_端，,为使小电珠亮度增加，P 应由中点向_端滑动 (4)下表为电压等间隔变化测得的数据为了获得更准确的 实验图象，必须在相邻数据点_(填“ab”、“bc”、“cd ”、“de” 或“ef ”)间多测几组数据.,智浪教育-普惠英才文库,解析：(1)由P,U2 R,，可求得小电珠正常工作时的电阻约为,10 ，未工作时的电阻要小于10 ，故选择“1”挡粗测 (3)为防止电表中电流过大烧坏电表，故滑动变阻器滑片应 置于 a 端，向b 端滑动