实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件

第6节实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线,描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律,二、实验原理,实验电路,(,如图所示,),：电流,表采用外接,(,小灯泡电阻很小,),，,滑动变阻器采用分压式,(,使电压能从零开始连续变化,),2.,实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的,I,U,坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来,一、实验目的,学生电源(46 V直流)，小灯泡(,“,4 V 0.7 A,”,或,“,3.8 V 0.3 A,”,)，电流表(内阻较小)，电压表(内阻很大)，滑动变阻器，开关和导线,四、实验步骤,1. 连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路(注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零),2. 测量数据：闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压,U,和电流,I,值,三、实验器材,3. 重复测量：用同样的方法测量并记录12组,U,值和,I,值.,次数,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,电压,U,/V,电流,I,/A,4. 整理器材：断开开关S，整理好器材,5. 描绘曲线：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，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到,I,U,图线,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. 本实验要作出,I,U,图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法,3. 为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端,4. 加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压,5. 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，绝对不要出现折线,五、注意事项,1. 由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流表示数偏大,2. 测量时读数带来误差,3. 在坐标纸上描点、作图时带来误差,六、误差分析,例1,在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，使用的小灯泡标有,“,6 V，3 W,”,，其它供选用的器材有：电压表V,1,(015 V，内阻30 k)，电压表V,2,(06 V，内阻20 k)，电流表A,1,(03 A，内阻0.2 )，电流表A,2,(00.6 A，内阻1 )，滑动变阻器R,1,(01 000 ，0.5 A)，滑动变阻器R,2,(020 ，2 A)，学生电源E(68 V)，电键S和导线若干为使给出的曲线尽量准确,在上述器材中，电压表应选_，电流表应选_，变阻器应选_,题型一：描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验设计,【解析】,要描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压必须从0开始连续变化，所以要采用分压式电路，滑动变阻器选,R,2,，操作方便一些，从小灯泡的规格知，小灯泡两端电压最大值6 V，电流最大值0.5 A，为使读数尽可能地准确，以减小误差，电压表选V,2,，电流表选A,2,.,【答案】,V,2,A,2,R,2,【方法与知识感悟】,依实验要达到的目的，判断滑动变阻器是作限流用还是作分压用，从方便操作的角度，确定选哪个滑动变阻器,依用电器的规格及实验的进行过程，从,“,安全、精确,”,的角度，确定选哪个电流表、电压表,例2 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流电压的数据如下表所示：,电流,I,/mA,2.7,5.4,12.4,19.5,27.8,36.4,47.1,56.1,69.6,81.7,93.2,电压,U,/V,0.04,0.08,0.21,0.54,1.30,2.20,3.52,4.77,6.90,9.12,11.46,(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线；,题型二：数据的处理及实验结论,(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示：请指出灯丝的特征，并解释形成的原因,【解析】,(1)用表中数据描绘电压随电流的变化曲线如图所示：,(2)电阻随电流增大存在三个区间，电阻的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高很快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢,1某同学利用图甲所示的电路研究灯,泡L,1,(6 V,1.5 W)、L,2,(6 V,10 W)的发,光情况(假设灯泡电阻恒定)，图乙为实,物图,(1)他分别将L,1,、L,2,接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能正常发光在图乙中用笔画线代替导线将电路连线补充完整,答案如图,(2)接着他将L,1,和L,2,串联后接入图甲中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是,(3)现有如下器材：电源,E,(6 V，,内阻不计)，灯泡L,1,(6 V,1.5 W)、,L,2,(6 V,10 W)、L,2,(6 V,10 W)，单,刀双掷开关S，在图丙中设计一,个机动车转向灯的控制电路：当,因为,R,2,的电阻是3.6 ，,R,1,的电阻24 ，,两者串联后，总电压6 V，,R,2,的电压只有0.8 V，所以,R,2,不亮(实际电源远小于额定电压),单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L,1,亮，右转向灯L,2,亮而左转向灯L,3,不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L,1,亮，左转向灯L,3,亮而右转向灯L,2,不亮,【解析】,(1)见答案图,(2)因为,R,2,的电阻是3.6 ，,R,1,的电阻24 ，两者串联后，总电压6 V，,R,2,的电压只有0.8 V，所以,R,2,不亮(实际电源远小于额定电压),(3),2在,“,描绘小灯泡的伏安特性曲线,”,的实验中，用导线,a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,、,g,和,h,按图甲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：,(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是,导线断路.,g,(2)某同学测出电源和小灯泡的,U,I,图线如图乙所示，将小灯,泡和电阻,R,串联后接到电源上，,要使电路中电流为1.0A，则,R,.,0.8,*(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别如图丙中的(a)、(b)、(c)所示，下列说法正确的是( ),A,a,可以作为标准电阻使用,B,b,能作为标准电阻使用,C,b,的阻值随电压升高而增大,D,c,的阻值随电压升高而增大,AC,*,3.如图所示是测定小灯泡伏安特性的电路图，电源电动势为,E,，内阻不计，两电表可看做理想电表，那么下列说法中正确的是( ),AC,A闭合电键前滑动变阻器的滑片应滑到最左端,B该电路中的滑动变阻器采用的是限流式接法,C将滑动变阻器的滑片向右滑动时，小灯泡变亮,D将滑动变阻器的滑片向右滑运时，小灯泡变暗,1如图所示，电流表的示数是,A，电压表的示数是,V.,0.50,0.20,【巩固基础】,2在,“,描绘小灯泡的伏安特性曲线,”,的实验中，现除了有一个标有,“,5 V，2.5 W,”,的小灯泡、导线和开关外，还有：,A直流电源(电动势约为5 V，内阻可不计),B直流电流表(量程03 A，内阻约为0.1 ),C直流电流表(量程0600 mA，内阻约为5 ),D直流电压表(量程015 V，内阻约为15 k),E直流电压表(量程05 V，内阻约为10 k),F滑动变阻器(最大阻值10 ，允许通过的最大电流为2 A),G滑动变阻器(最大阻值1 k，允许通过的最大电流为0.5 A),实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据,(1)实验中电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用,(均用序号字母表示),(2)请按要求将图中所示的器材连成实验电路,C,E,F,(3)某同学通过实验作出的小灯泡,的伏安特性曲线如下图所示现,把实验中使用的小灯泡接到如右,图所示的电路中，其中电源电动势,E,6 V，内阻,r,1 ，定值电阻,R,9 ，此时灯泡的实际功率为,W(结果保留两位有效数字),0.810.85,*,3.如图所示，直线,、,分别是,电源1与电源2的路端电压随输出,电流的变化的特性图线，曲线,是一个小灯泡的伏安特性曲线，,如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( ),A电源1与电源2的内阻之比是11,7,B电源1与电源2的电动势之比是1,1,C在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1,2,D在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1,2,ABD,【提升能力】,4下图为,“,测绘小灯泡伏安特性曲线,”,实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.,(1)完成下列实验步骤：,闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，,；,使它靠近滑动变阻器左端的接线柱,闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，,；,断开开关，,.根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线,(3) 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图,增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压,5一个标有“3.8 V,0.3 A,”,字样的小灯泡，其灯丝的电阻会随温度的升高而变化，一探究性学习小组在实验室研究这一问题，现实验室备有以下实验器材：,器材名称,代号,参数,电池组,电压表,电压表,电流表,电流表,滑动变阻器,滑动变阻器,固定电阻,开关,导线,E,V,1,V,2,A,1,A,2,R,1,R,2,R,0,S,M,电动势9 V，内阻0.5 ,量程05 V，内阻2.0 k,量程015 V，内阻3.0 k,量程00.3 A，内阻2.0 ,量程06 A，内阻0.4 ,010 ，额定电流2 A,0100 ，额定电流0.5 A,5 ，额定电流5 A,一个,若干,实验时要求测量范围尽可能大，且要求灯泡上的电压从0开始调节，测量结果尽可能准确,(1)现在有图所示的a、b、c、d四个电路，其中可选用的电路有,d图,(2)在实验中，应当选用的实验器材有电压表,，电流表,，滑动变阻器,.(填器材名称代号),V,1,A,1,R,1,(3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的,I,U,图线，如图所示，试根据图线中给出的数据，求出小灯泡在工作点,A,和,B,的电阻值分别为,、,.,6.3 ,10 ,【解析】,(1)要求灯泡上的电压从0开始调节，因此滑动变阻器要用分压式接法，,a,、,b,图错误，,c,图中滑动变阻器上串联保护电阻，因此，灯泡上的电压也不能从0开始连续调节，所以应选,d,图,(2)选取电表时，电表的量程要稍大于被测元件的最大值，因为灯泡标有“3.8 V,0.3 A”，因此，电压表选择V,1,；电流表选择A,1,；滑动变阻器为分压式接法，应选总阻值较小的滑动变阻器,R,1,.,(3)根据,R,U,/,I,得,A,点电阻为6.3 (结果为5.96.5 都对)；,B,点电阻为10 .,6发光晶体二极管是用于电器上做指,示灯用的一种电子元件它的电路符,号如图甲所示，正常使用时，带,“,”,的一端接高电势，带,“,”,的一端接低电势某同学用实验方法探究二极管的伏安特性，现测得它两端的电压,U,和通过它的电流,I,的数据如表中所示.,U,/V,0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0,2.4,2.6,2.8,3.0,I,/mA,0,0.9,2.3,4.3,6.8,13.0,19.0,24.0,30.0,37.0,图甲,(1)在图乙中的虚线框内画出实验电路图(除电源、开关、滑动变阻器外，实验用电压表：内阻,R,V,约为10 k，电流表：内阻,R,A,约为100 ),图乙,(2)在图丙中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线,图丙,(3)根据(2)中画出的二极管的伏安特性曲线，简要说明发光二极管的电阻与其两端电压的关系,发光二极管的电阻随其两端电压的增大而呈现,非线性减小,【解析】,(1)同时测定二极管上的电流和电压时，由欧姆定律分析表格中的每一组数据，可以看出发光二极管的电阻是变化的，变化的范围大约在100500 之间，故电流表的内阻对测量结果影响较大，利用电流表外接法误差较小而测量数据应从0开始，滑动变阻器采用分压式接法，才能得到足够多的数据,(2)将表格提供的数据在方格纸上描点，平滑连接各点可画出,U,I,图线,7某学习小组通过实验来研究电器元件,Z,的伏安特性曲线他们在实验中测得电器元件,Z,两端的电压与通过它的电流的数据如下表：,U,/V,0.00,0.20,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,I,/A,0.00,0.10,0.20,0.30,0.36,0.38,0.40,现备有下列器材,A低压直流电源：电压6 V，内阻不计,B电流表：量程为00.6 A3 A，0.6 A内阻约为10 ，3 A内阻约为2 ,C电压表：量程为03 V15 V，3 V内阻约为7.2 k，15 V内阻约为36 k,D滑动变阻器：阻值为010 ，额定电流为3 A,E电键,K,，导线若干,(1)按提供的器材在实物图(a)上连接正确的实验电路，要求测量误差尽可能小,(2)利用这些数据绘出的电器元件,Z,的伏安特性曲线如图(b)所示，分析曲线说明通过电器元件,Z,的电流随电压变化的特点,_,电流随电压的增大非线性增大,(3)若把电器元件,Z,接入如图(c)所示的电路,中时，通过,Z,的电流为0.10 A，已知,A,、,B,两端电压恒为1.5 V，则此时灯泡L的功率为,W.,0.13,8太阳能是一种清洁、“绿色”能源在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的,I,U,特性所用的器材包括：太阳能电池，电源,E,，电流表，电压表，滑动变阻器,R,，开关S及导线若干,(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图,【再上台阶】,(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的,I,U,图象由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻,(填,“,很大,”,或,“,很小,”,)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为,.,很大,1.0,10,3,(9651040),