描绘小灯泡的伏安特性曲线PPT通用课件

,*,实验六 描绘小灯泡的伏安特性曲线,1.,描绘小灯泡的伏安特性曲线,2.,分析伏安特性曲线的变化规律,1.,用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端,的电压，测出多组,(U,，,I),值，在,I-U,坐标系中描出各对应点，用,一条平滑的曲线将这些点连起来,2.,电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误,差较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从,0,开始连续变化,3.,滑动变阻器两种接法的对比,方式,内容,限 流 接 法,分 压 接 法,对比说明,两种接法电路图,串、并联关系不同,负载,R,上电压调节范围,UE,0UE,分压电路调节范围大,负载,R,上电流调节范围,0I,分压电路调节范围大,闭合,S,前触头位置,b,端,a,端,都是为了保护电路元件,方式,内容,限 流 接 法,分 压 接 法,对比说明,4.,分压和限流电路的选择原则,(1),若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变,阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流,(,或电压,),仍超过电流,表,(,或电压表,),的量程，或超过待测电阻的额定电流,(,或电压,),，,则必须选用分压式电路,.,(2),若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流,电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上,的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式电路,.,(3),若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路,.,(4),两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为,限流式接法电路简单、能耗低,.,小灯泡,(“4 V 0.7 A”,或“,3.8 V 0.3 A”),、,4,6 V,学生电,源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、,铅笔,.,一、实验步骤,1.,确定电流表、电压表的量程，,采用电流表外接法，滑动变阻,器采用分压式接法，按如图所,示的原理图连接好实验电路,.,2.,把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误,后，闭合开关,S.,3.,移动滑动变阻器滑片位置，测出,12,组左右不同的电压值,U,和电,流值,I,，并将测量数据填入表格中，断开开关,S.,4.,拆除电路，整理仪器,.,U(V),0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.6,I(A),U(V),2.0,2.4,2.8,3.2,3.6,3.8,I(A),二、数据处理,1.,在坐标纸上以,U,为横轴，以,I,为纵轴，建立坐标系,2.,在坐标纸上描出各组数据,所对应的点,.(,坐标系纵轴和,横轴的标度要适中，以使所,描图线充分占据整个坐标纸,为宜,),【,锦囊妙诀,】,电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要分压，,A,表外接减误差，电压从零开始变，,I-U,坐标连曲线，要对图线细研究，得出规律记心间,.,3.,将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线,1.,由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响,会带来误差,2.,电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数,3.,在坐标纸上描点、作图带来误差,1.,电路的连接方式,(1),电流表应采用外接法：因为小灯泡,(3.8 V 0.3 A),的电阻很,小，与,0,0.6 A,的电流表串联时，电流表的分压影响很大,.,(2),滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小灯泡两端的电压,能从,0,开始连续变化,.,2.,闭合开关,S,前，滑动变阻器滑片应移到使小灯泡分得电压为,0,的一端，从而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被烧坏,3.I-U,图线在,U=1.0 V,左右将发生明显弯曲，故在,U=1.0 V,左右,要多测几组数据，以防出现很大误差,4.,电流表选择,0.6 A,量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压,而定,5.,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压缓慢增加到额定值，记录,I,后马上断开开关,6.,误差较大的点要舍去，,I-U,应是平滑曲线而非折线,7.,建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选,取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标,纸,一种测小灯泡的电阻的准确方法,实验原理：如图所示，两个电压表完全,相同且内阻很大,.,移动滑动头，调节电阻,箱的示数，使两个电压表示数相同，则,电阻箱的读数即为小灯泡电阻，记下小灯泡的电阻和电压；多,次移动滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表,的读数,.,在坐标纸上画出,R-U,图线，并分析,R,随,U,变化的规律,.,在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影,响，会产生系统误差使得小灯泡的电阻测量不准确,.,但上述实验,方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便,.,电路的连接和图线的描绘,【,例证,1】(2011,广东高考,),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,_,倍率的电阻挡,(,请,填写“,1”,、“,10”,或“,100”),；调零后，将表笔分别与,小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为,_.,(2),实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实,物图丙中的连线,.,(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),如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,_,间多测几组数据,(,请填写“,ab”,、,“,bc”,、“,cd”,、“,de”,或“,ef”).,数据点,a,b,c,d,e,f,U/V,0.00,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,I/A,0.000,0.122,0.156,0.185,0.216,0.244,【,规范解答,】,(1),因为小电珠的电阻,比较小，故应该选,“,1,”,倍率，由,题图读得电阻为,7.5 .,(2),因为小电珠的电阻比较小，故伏,安法测量时应该用电流表外接法，,测量的电压应该从零开始，故滑动,变阻器要用分压式接法，实物连接,如图所示,.,(3),开关闭合前滑片,P,应置于,a,端，为了使小电珠亮度增加，应使,滑片从中点向,b,端滑动,.,(4)ab,之间电流增加了,0.122 A,，其他段电流依次增加了,0.03 A,左右，所以需要在,ab,之间将电流分为,0.030 A,、,0.060 A,、,0.090 A,，分别测出相应的电压值,.,答案：,(1)1 7.5 (2),见规范解答图,(3)a b,(4)ab,图象的推广和应用,【,例证,2】,某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值,.,(1),将电阻箱接入,a,、,b,之间，闭合开关，适当调节滑动变阻器,R,后保持其阻值不变,.,改变电阻箱的阻值,R,，得到几组电压表的,示数,U,与,R,的数据如表：,电阻,R/,5.0,10.0,15.0,25.0,35.0,45.0,电压,U/V,1.00,1.50,1.80,2.14,2.32,2.45,请根据实验数据作出,U-R,关系图象,.,(2),用待测电阻,R,x,替换电阻箱，读得电压表示数为,2.00 V.,利用,(1),中测绘的,U-R,图象可得,R,x,=_.,【,规范解答,】,(1),先以实验得到的每一组,(R,，,U),数据描点，然后,用平滑的曲线连接以上描点，得到,U-R,图线如下：,(2),对照,U-R,图线，找到图线上,U=2.00 V,点，读出其对应的,R,x,=,20 .(19,21 ,也可以,),答案：,(1),见规范解答,(2)20,1.,为探究小灯泡,L,的伏安特性，连好,如图所示的电路后闭合开关，通过,移动变阻器的滑片，使小灯泡中的,电流由零开始逐渐增大，直到小灯,泡正常发光，由电流表和电压表得,到的多组读数描绘出的,U-I,图象应,是图中的,( ),【,解析,】,选,C.,小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电,阻,R,增大，所以,U-I,图线的斜率增大,故,C,项正确,.,2.,如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的,是,( ),A.,此接法的测量值大于真实值,B.,此接法的测量值小于真实值,C.,此接法要求待测电阻值小于电流表内阻,D.,开始实验时滑动变阻器滑动头,P,应处在最右端,【,解析,】,选,A.,由,故,A,正确，,B,错误；电流表 内,接法，要求,RR,A,故,C,错误；开始实验时滑动变阻器滑动头应在,最左端，使电压表读数由小到大变化，故,D,错误,.,3.(2012,宁波模拟,),用伏安法测量金属丝的电阻,(,阻值在,4,8 ,之间,),，现提供图甲所示的实验器材,.,实验要求获得多组数,据，且金属丝上所加的电压须从零开始,.,(1),请在图甲中选择必要的器材，并进行连线,.,(2),某次实验测量时，两表均选用小量程,表面刻度及指针如图,乙所示，则该金属丝的电阻值为,_.,【,解析,】,(1),如图,(2),电压表读数,U=2.30 V,电流表读数,I=0.46 A,，根据,R=,，金,属丝电阻,R=5.0 .,答案,:,(1),见解析,(2)5.0 ,4.(2012,泰州模拟,),有一个小灯泡上标有“,4 V,，,2 W”,的字,样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线,器材如下,:,电压表,V(0,5 V,内阻约,10 k),电流表,A(0,0.6 A,内阻约,0.4 ),滑动变阻器,R(0,10 ,2 A),学生电源,(,直流,6 V),、开关及导线,(1),为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据,请在下,面的方框中画出实验电路图,.,(2),某同学通过实验得到的数据画出了该灯泡的伏安特性曲线,如图所示,若用电动势为,4.0 V,、内阻为,8 ,的电源直接给该小,灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是,_W.(,保留两位有效数,字,),(3)P,为图中图线上的一点,PN,为图线上,P,点的切线、,PQ,为,U,轴的垂,线,PM,为,I,轴的垂线,下列说法中正确的是,_,A.,随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大,B.,随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小,C.,对应,P,点,小灯泡的电阻约为,5.33 ,D.,对应,P,点,小灯泡的电阻约为,24.0 ,【,解析,】,(1),正常发光时,灯泡的电阻,由于故,应采用电流表外接法,要求从零开始,多取几组数据,必须采用滑动变阻器,分压式连接,电路图如图所示,.,(,2),由,E=U+Ir,可得,:,将,E=4.0 V,r=8 ,代入上式,在,I-U,图线中作出,I=,图线,读出其与灯泡的伏安特性曲线交,点的坐标,为,(1.2 V,0.35 A),故小灯泡的功率为,P=UI=0.42 W.,(3),随电压的增大,灯泡的电阻在增大,A,正确,B,错误,;,对应,P,点,小,灯泡的阻值为,=5.33 .C,正确,D,错误,.,答案,:,(1),见解析,(2)0.42(0.02) (3)A,、,C,5.(2012,泰州模拟,),发光二极管在生产和生活中得到了广泛应,用,.,图甲是一种发光二极管的实物图,正常使用时,带“,+”,号的,一端接高电势，带“,-”,号的一端接低电势,.,某同学想描绘它的,伏安特性曲线，实验测得它两端电压,U,和通过它的电流,I,的数据,如表所示：,U/V,0,0.40,0.80,1.20,1.60,2.00,2.40,2.80,I/mA,0,0.9,2.3,4.3,6.8,12.0,19.0,30.0,(1),实验室提供的器材如下：,A.,电压表,(,量程,0,3 V,，内阻约,10 k),B.,电压表,(,量程,0,15 V,，内阻约,25 k),C.,电流表,(,量程,0,50 mA,内阻约,50 ),D.,电流表,(,量程,0,0.6 A,，内阻约,1 ),E.,滑动变阻器,(,阻值范围,0,10 ,，允许最大电流,3 A),F.,电源,(,电动势,6 V,，内阻不计,),G.,开关，导线,该同学做实验时，电压表选用的是,_,，电流表选用的是,_(,填选项字母,).,(2),请在图乙中以笔画线代替导线，按实验要求将实物图中的连,线补充完整,.,(3),根据表中数据，在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的,伏安特性曲线,.,(4),若此发光二极管的最佳工作电流为,10 mA,，现将此发光二极,管与电动势为,3 V,、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值,R=_,的电阻，才能使它工作在最佳状态,(,结果保留三位,有效数字,).,【,解析,】,(1),由,U,、,I,表中数据可以看出，电压表示数最大为,2.80 V,，电流表示数最大为,30 mA,，故电压表选用,A,，电流表选,用,C.,(2),因 应采用电流表外接方式，由表中数据可知，要使,电压表示数从,0,开始调节，滑动变阻器应采用分压式连接方式，,如图所示,.,(3),伏安特性曲线如图所示,.,(4),由,U-I,图线可知，,I=10 mA,时，二极管两端电压为,1.82 V,故,R= =118 .,答案,:,(1)A C (2),见解析图,(3),见解析图,(4)118(110,120,均可,),6.,为测量“,12 V 5 W”,的小灯泡在不同电压下的功率，给定了,以下器材：,电源：,12 V,，内阻不计；,电流表：量程,0,0.6 A,、,0,3 A,，内阻约为,0.2 ,电压表：量程,0,3 V,、,0,15 V,，内阻约为,15 k,滑动变阻器：,0,20 ,，允许最大电流,1 A,；,开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压可从,0,开始,调节,.,