学生实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线 具体要求 (1)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。 (2)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。 (3)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。 (4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上。 (5)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。 滑动变阻器的连接方式 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 2.两种接法的适用条件 (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)。 注意事项 (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,与量程为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接法: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,滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为0的一端,使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。 (3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差。 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。 实验研析·探究学习 类型一 实验原理与电路设计 【典例1】(2020·眉山高二检测)图甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡的额定电压为3 V。 (1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图。 (2)完成下列实验步骤: ①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,滑片应停留在滑动变阻器的最____(选填“左”或“右”)端;? ②闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,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; ③记录如表所示8组U和I的数据,断开开关,根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。 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 小灯泡发 光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 (3)数据分析: ①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是_____。? ②图线表明导体的电阻随温度的升高而_____。? ③小灯泡正常工作时的电阻约为_____。(保留到小数点后一位)? 【解析】(1)与实物电路相对应的电路图如图所示: (2)①为保护电路安全,开关闭合之前,题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端; ③根据表格中的数据,画出小灯泡的I-U图线如图所示: (3)①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是先不变,后逐渐增大; ②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大; ③根据I-U图线可得电压U=3 V时,I=0.205 A, 所以小灯泡正常工作时的电阻约为 R= Ω≈14.6 Ω。 答案:(1)图见解析 (2)①左 ③图见解析 (3)①先不变,后逐渐增大 ②增大 ③14.6 Ω 类型二 数据处理及误差分析 【典例2】 某同学用伏安法测量待测电阻的阻值,现有器材为:待测电阻R(阻值约为5 Ω) 电源(电动势3 V) 滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω) 电流表(量程0～0.6 A,0～3 A) 电压表(量程0～3 V,0～15 V) 开关,导线若干。 实验要求在测量电路中将电流表外接,滑动变阻器起限流作用。回答下列问题: (1)按照实验要求在图中画出实物连线图; (2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终约为3 V ... ...
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