1、一、實驗目的一、實驗目的1描繪小電珠的伏安特性曲線描繪小電珠的伏安特性曲線2分析小電珠伏安特性曲線的變化規(guī)律分析小電珠伏安特性曲線的變化規(guī)律二、實驗原理二、實驗原理 用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電用電流表測出流過小電珠的電流，用電壓表測出小電珠兩端的電壓，測出多組珠兩端的電壓，測出多組(U，I)值后，在值后，在UI坐標系中描坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來，就得到出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連起來，就得到小電珠的伏安特性曲線小電珠的伏安特性曲線三、滑動變阻器的限流接法和分壓接法三、滑動變阻器的限流接法和分壓接法1兩種接法比較兩種接法比較2限流電路、分

2、壓電路的選擇原則限流電路、分壓電路的選擇原則限流式適合測量阻值小的電阻限流式適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)，因為，因為Rx很小，限流式中滑動變阻器分得電壓很大，調節(jié)范圍很小，限流式中滑動變阻器分得電壓很大，調節(jié)范圍大分壓式適合測量阻值較大的電阻大分壓式適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻一般比滑動變阻器的總電阻要大器的總電阻要大)Rx很大，分壓式中很大，分壓式中Rx幾乎不影響電幾乎不影響電壓的分配，觸頭移動時，電壓變化接近線性關系，便壓的分配，觸頭移動時，電壓變化接近線性關系，便于調

3、節(jié)于調節(jié)(1)若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓或電壓)仍超仍超過電流表過電流表(或電壓表或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式電路流，則必須選用分壓式電路(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端限流電路中，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，時，

4、待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應改用分壓電路應改用分壓電路(3)若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調，則必須采用分壓若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調，則必須采用分壓 式電路式電路(4)在兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，在兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法， 因為限流式接法電路簡單、耗能低因為限流式接法電路簡單、耗能低四、實驗器材四、實驗器材 小電珠小電珠(“3.8 V,0.3 A”或或“4 V,0.6 A”)、4 V6 V學生學生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干、電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆坐標紙、鉛筆五、

5、實驗步驟五、實驗步驟1確定電流表、電壓表的量程，確定電流表、電壓表的量程， 采用電流表外接法，滑動變采用電流表外接法，滑動變 阻器采用分壓式接法，按圖阻器采用分壓式接法，按圖 圖實圖實81 實實81所示的原理圖連接好實驗電路所示的原理圖連接好實驗電路2把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到圖中最左端，接線經檢把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到圖中最左端，接線經檢 查無誤后，閉合開關查無誤后，閉合開關S.3移動滑動變阻器觸頭位置，測出移動滑動變阻器觸頭位置，測出12組左右不同的電壓組左右不同的電壓 值值U和電流值和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關，并將測量數(shù)據(jù)填入表格中，斷開開關S.U(V)00.20.4

6、0.60.81.01.21.6I(A)U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A) 4.在坐標紙上以在坐標紙上以U為橫軸，以為橫軸，以I為縱軸，建立坐標系在坐為縱軸，建立坐標系在坐 標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點將描出的點用平滑的標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點將描出的點用平滑的 曲線連起來，就得到小電珠的伏安特性曲線曲線連起來，就得到小電珠的伏安特性曲線5拆除電路、整理儀器拆除電路、整理儀器六、注意事項六、注意事項1本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路本實驗中被測小電珠燈絲的電阻值較小，因此測量電路 必須采用電流表外接法必須采用電流表外接法2本實驗要作出本實驗要作出IU圖線，要

7、求測出一組包括零在內的電圖線，要求測出一組包括零在內的電 流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法3為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于圖中的為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于圖中的a 端端4加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓5連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應均勻分布在圖線連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應均勻分布在圖線 兩側，不要畫成折線兩側，不要畫成折線七、誤差分析七、誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影響會由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路

8、的影響會 帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值帶來誤差，電流表外接，由于電壓表的分流，使測得的電流值 大于真實值大于真實值2測量時讀數(shù)帶來誤差測量時讀數(shù)帶來誤差3在坐標紙上描點、作圖帶來誤差在坐標紙上描點、作圖帶來誤差八、實驗改進八、實驗改進 由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時存在較大誤差，故由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時存在較大誤差，故可采用可采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖數(shù)字化實驗系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖實實82所示，電流和電壓均可由傳感器測出，并能得到盡所示，電流和電壓均可由傳感器測出，并能得到盡可能多的連續(xù)的且差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸

9、入電腦，由電可能多的連續(xù)的且差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸入電腦，由電腦對數(shù)據(jù)進行分析，對偏差很大的數(shù)據(jù)進行自動取舍，再進腦對數(shù)據(jù)進行分析，對偏差很大的數(shù)據(jù)進行自動取舍，再進行繪圖，便得到小電珠的伏安特性曲線行繪圖，便得到小電珠的伏安特性曲線圖實圖實82例例1(2011海淀模擬海淀模擬)在在“描繪小電珠的伏安特性曲線描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗中，可的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：供選擇的實驗儀器如下：實驗原理和實驗器材實驗原理和實驗器材器材器材規(guī)格規(guī)格器材器材規(guī)格規(guī)格小電珠小電珠標有標有“3.8 V，0”字樣字樣滑動變阻滑動變阻器器R1最大阻值最大阻值10 ，額定電流額定電流 電壓表電壓表V

10、量程量程05 V，內阻約內阻約5 k滑動變阻滑動變阻器器R2最大阻值最大阻值1 k，額定電流額定電流 電流表電流表A1量程量程0100 mA，內阻約內阻約4 直流電源直流電源E電動勢約為電動勢約為6 V，內阻約為內阻約為0.5 電流表電流表A2量程量程0500 mA，內阻約內阻約0.4 導線、電鍵等導線、電鍵等(1)在上述器材中，滑動變阻器應選在上述器材中，滑動變阻器應選_；電流表應選；電流表應選_(2)在圖實在圖實83中用筆畫線代替導線，把實驗儀器連接成完中用筆畫線代替導線，把實驗儀器連接成完整的實驗電路整的實驗電路圖實圖實83(3)利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在IU坐

11、標系中，描繪出坐標系中，描繪出了圖實了圖實84所示的小電珠的伏安特性曲線根據(jù)此圖所示的小電珠的伏安特性曲線根據(jù)此圖給出的信息，可以判斷出圖實給出的信息，可以判斷出圖實85中正確的是中正確的是(圖中圖中P為小電珠功率為小電珠功率) ()圖實圖實84圖實圖實85圖實圖實86答案答案(1)R1A2(2)見解析見解析(3)BD實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理例例2(2010浙江高考浙江高考)在在“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實的實驗中，某同學測得電流電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：驗中，某同學測得電流電壓的數(shù)據(jù)如下表所示：電流電流I/mA2.75.412.4 19.5 27.8 36.4 4

12、7.1 56.1 69.6 81.7 93.2電壓電壓U/V0.04 0.08 0.21 0.54 1.30 2.20 3.52 4.77 6.90 9.1211.46(1)用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；用上表數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線；(2)為了探究燈絲電阻與溫度的關系，已作出電阻隨電流的變?yōu)榱颂骄繜艚z電阻與溫度的關系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖實化曲線如圖實87所示；請指出圖線的特征，并解釋形成所示；請指出圖線的特征，并解釋形成的原因的原因 圖實圖實87答案答案(1)如圖實如圖實88所示所示圖實圖實88(2)電阻隨電流增大電阻隨電流增大存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同存在

13、三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉化為光能，燈升高快，電阻增大快；第三區(qū)間部分電能轉化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢實驗創(chuàng)新設計實驗創(chuàng)新設計例例3為了測定和描繪一只標有為了測定和描繪一只標有“220 V,40 W”的白熾燈絲的伏安特性曲線，可的白熾燈絲的伏安特性曲線，可以利用調壓變壓器供電調壓變壓器是以利用調壓變壓器供電調壓變壓器是一種自耦變壓器，它只有一組線圈一種自耦變壓器，它只有一組線圈L， 圖實圖實89繞在閉合的

14、環(huán)形鐵芯上，輸入端接在繞在閉合的環(huán)形鐵芯上，輸入端接在220 V交流電源的火線和零線交流電源的火線和零線間，輸出端有一個滑動觸頭間，輸出端有一個滑動觸頭P，移動它的位置，就可以使輸出電壓，移動它的位置，就可以使輸出電壓在在0250 V之間連續(xù)變化，如圖實之間連續(xù)變化，如圖實89中畫出的是調壓變壓器中畫出的是調壓變壓器的電路圖符號實驗室內備有交流電壓表、交流電流表、滑動變的電路圖符號實驗室內備有交流電壓表、交流電流表、滑動變阻器、開關、導線等實驗必備器材阻器、開關、導線等實驗必備器材(1)在圖實在圖實89中完成實驗電路圖，中完成實驗電路圖，要求在額定電壓下測得要求在額定電壓下測得的數(shù)據(jù)誤差盡量小

15、的數(shù)據(jù)誤差盡量小(2)說明按你的實驗電路進行測量時，說明按你的實驗電路進行測量時，在電壓較高段與電壓較在電壓較高段與電壓較 圖實圖實89 低段進行比較，哪段的系統(tǒng)誤差較大？為什么？低段進行比較，哪段的系統(tǒng)誤差較大？為什么？(3)如果根據(jù)測量結果作出的該燈泡的伏安特性曲線如圖實如果根據(jù)測量結果作出的該燈泡的伏安特性曲線如圖實810所示，試根據(jù)圖線確定：把兩只完全相同的所示，試根據(jù)圖線確定：把兩只完全相同的“220 V,40 W”的白熾燈串聯(lián)接在的白熾燈串聯(lián)接在220 V交流電源的火線和零線間時，交流電源的火線和零線間時，兩只燈所消耗的總功率是多大？兩只燈所消耗的總功率是多大？解析解析(1)該設計是該設計是“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗知識實驗知識的遷移和拓展，將變壓器接入電路，開關接火線，采用伏安的遷移和拓展，將變壓器接入電路，開關接火線，采用伏安法測出法測出U、I值，安培表內接值，安培表內接(2)在電壓較低段誤差大因為電壓低時燈泡消耗的實際功率在電壓較低段誤差大因為電壓低時燈泡消耗的實際功率小，燈絲溫度低，電阻小，對內接法而言，安培表的分壓大，小，燈絲溫度低，電阻小，對內接法而言，安培表的分壓大，系統(tǒng)誤差大系統(tǒng)誤差大(3)兩只白熾燈串聯(lián)后分壓各為兩只白熾燈串聯(lián)后分壓各為11