实验学案36 描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验目的
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. 实验原理
1.用________测出流过小灯泡的电流,用________测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在U-I坐标系中描出各对应点,用________的曲线将这些点连接起来.
图1
2.电路的选择:本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压,描绘出伏安特性曲线.由于使用的小灯泡是“3.8 V,0.3 A”的,正常发光时灯丝电阻约为13 Ω,阻值较小,因此应该用电流表________电路;由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压,电压取值范围要尽量大,因此滑动变阻器应该用________接法电路.电路图如图1所示.
实验器材
学生电源(4~6 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)、开关和导线、____________、坐标纸、铅笔.
实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程,照图1连好电路.(注意开关应______,滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为____)
2.闭合开关S,调节滑动变阻器,使电流表、电压表有较小的明显示数,记录一组电压U和电流I的值.
3.用同样的方法测量并记录约12组U值和I值. 4.断开开关S,整理好器材.
5.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,连接各点得到I-U图线.(注意:连接各点时,不要出现折线)
数据处理
根据测量的数据把电压表和电流表的各组数据填入下表中,然后作出I-U图线. 次数 电压U/V 电流I/A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 实验结论
描绘出的图线是一条______.它的斜率随电压的增大而______,这表明小灯泡的电阻随电压(温度)升高而______.灯丝的电阻率随温度的升高而增大.灯丝不发光时温度是室温,正常发光时温度很高,其电阻率的变化是很显著的,所以灯丝的阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大,其I-U图线不再是过原点的直线.
注意事项
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.滑动变阻器应采用分压式接法:目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化.
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.
4.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.
误差分析
1.测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,造成测得的I值比真实值大. 2.描绘I-U图线时作图不准确造成的偶然误差.
3.测量时读数不准确和在坐标纸上描点不准确引起的误差.
题型一 实验仪器及电路的选择 【例1】 (2010·海淀模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的实验仪器如下: 器材 规格 器材 规格 最大阻值10 Ω,额定电流1.0 A 最大阻值 1 kΩ,额定电流0.5 A 小灯泡 标有“3.8 V, 0.3 A”字样 滑动变阻器R1 电压表V 量程0~5 V,内阻约5 kΩ 滑动变阻器R2 电流表A1 量程0~100 mA,内阻约4 Ω 电动势约为6 直流V,内电源E 阻约为0.5 Ω 导线、电键等 电流表A2 量程0~500 mA,内阻约0.4 Ω (1)在上述器材中,滑动变阻器应选________,电流表应选________. (2)在图2中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路.
图2
图3
(3)利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中,描绘出了如图3所示的小灯泡