实验1：灯泡的伏安特性曲线 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律. 二、实验原理 根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电 阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I图线， 实验准备 1.电流表内接法与外接法选择 用R真、R测分别表示待测电阻Rx测量值，RA、RV分别表示电流表和电压表的内阻。 电流表外接法（甲图） 原因：电压表分流，当RV>>Rx时，R测越接近R真，误差越小。 电流表内接法（乙图） 原因：电流表分压，当Rx>>RA时，R测越接近R真，误差越小。 总结： 当时，内接法和外接法测电阻的相对误差相等； 当＞时，采用内接法测电阻产生的误差较小； 当＜时，采用上接法测电阻产生的误差较小。 2．滑动变阻器限流接法和分压接法: （1）限流式 图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围 限流式电路的特点: a.电压不能从零开始调节,调节范围较小.但电路结构较为简单. b.电能损耗较小. (2).分压式 图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围0~E 分压式电路的特点: a.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂. b.电能损耗较大. 总结：分压限流的选择 (1)负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连读可调，应选分压电路. (2)若负载电阻的阻值 Rx远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路. (3）若负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器总阻值R或电路总功率小相差不多，且没有要求电压从零可调,应选限流电路. （4）两种电路均可时限流电路优先，因为限流 四、实验步骤 1.确定电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路. 2.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中 的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S. 3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相 应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内， 4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线. 5.拆去实验线路，整理好实验器材. 五、特别注意 1.本实验要作出I-U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法. 2.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法. 3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处. 4.开关闭合后，调节变阻器 滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压. 5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大. 5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大. 例1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I－U图线．现有下列器材供选择： A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ) C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的 电路图来完成实验，请说明理由：_____. (2)实验中所用电压表应选用_____，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____．(用序号字母表示)． (3)把下图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图． 例2某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据： 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 (1)在图中画出I—U图象． (2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时 ... ...
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