1、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线学习目标 1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择 .2.理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法.一、电流表的内接法和外接法的比较1.两种接法的比较内接法 外接法电路误差分析电压表示数UVU RU AU R电流表示数 IAI RR 测 R 真UVIA URIR电压表示数UVU R电流表示数IAI RI V IRR 测 R 真UVIA URIR误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用2.电流表内、外接的选择方法(1)直接比较法：当 RxR A 时，采用内接法，当 RxR V 时，采用外接法，即大电
2、阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.(2)公式计算法当 Rx 时，用电流表内接法，RARV当 Rx 时，用电流表外接法，RARV当 Rx 时，两种接法效果相同.RARV(3)试触法：图 1如图 1，把电压表的可动接线端分别试接 b、c 两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.二、滑动变阻器两种接法的比较限流式 分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法 采用“两下一上”的接法调压范围E(不计电源内阻)ERxR Rx 0E( 不计电源
3、内阻 )适用情况负载电阻的阻值 Rx与滑动变阻器的总电阻 R 相差不多，或 R 稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值 Rx远大于滑动变阻器的总电阻 R三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1.实验原理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IU 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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图 2 所示.图 22.实验器材学生电源(46 V 直流)或电池组、小灯泡( “4 V 0.7 A ”或“3.8 V 0.3 A”)、滑动变阻器、电压表
4、、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.3.实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程 ，按图 3 所示的电路图连接好实物图.(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)(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.(3)用同样的方法测量并记录几组 U 和 I，填入下表.次数 1 2 3 4 5 6 7 8电压 U/V电流 I/A(4)断开开关，整理好器材.4.数据处理(1)在坐标纸上以 U 为横轴、 I 为纵轴建立直角坐标系.(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点.(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到
5、小灯泡的伏安特性曲线 .5.实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线.(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变 大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.6.注意事项(1)因 I U 图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法.(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法.(3)画 I U 图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去.一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择例
6、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 IU 图线.现有下列器材供选择：A.电压表(05 V，内阻 10 k)B.电压表(015 V，内阻 20 k)C.电流表(03 A，内阻 1 )D.电流表(00.6 A，内阻 0.4 )E.滑动变阻器(10 ，2 A)F.滑动变阻器(500 ，1 A)G.学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图 3_(选填“甲”或“乙”)的电路图来完成实验，请说明理由：_.图 3(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)请根据(1)中所选电路，把图 4 中所示
7、的实验器材用实线连接成实物电路图.图 4答案 (1)甲 描绘小灯泡的 IU 图线所测数据需从零开始，并要多测几组数据(2)A D E (3) 如图所示解析 因实验目的是要测绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用题图甲所示的分压式电路合适， 这样小灯泡两端的电压 可以从零开始调节，且能方便地 测出多组数据.因小灯泡额定电压为 4 V，则电压表选 05 V 的 A，而舍弃 015 V 的 B，因 15 V 的量程太大，读数误差大.小灯泡的额定电流 I0.5 A，则电流表应选 D.滑动变阻器 F 的最大阻值远大于小灯泡内阻 8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用 部分的长度
8、线性关系差，故舍去，则应选 E.小灯泡 电阻为电流表内阻的 20 倍，电压表内阻是小灯泡电阻的80.41 250 倍，故电流表采用了外接法 .101038二、实验数据的处理例 2 图 5 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.图 5(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：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；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；记录如下 8 组 U 和 I 的数据，断开开关.根
9、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 8U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/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：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_.图线表明导体的电阻随温度的升高而_.小灯泡正常工作时的电阻约为_.( 保留到小数点后一位)答案 (1)见解析图 (2) 左 见解析图(3)先不变，后逐渐增大 增大 14.6 解析 (1)与实物电路相对应
10、的电路图如图所示.(2)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.根据表格中的数据，画出小灯泡的 IU 图线如图所示.(3)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.图线表明导体的电阻随温度的升高而增大.根据 IU 图线可得电压 U3 V 时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为 R14.6 .30.2051.首先要根据表中数据选择合适的标度；2.描点后用平滑的曲线连接，个 别偏离较远的点应舍去.1.在图 6 中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻 R 的电路图，下列说法不正确的是( )图 6A.甲图的接法叫电流表外接法，乙图
11、的接法叫电流表内接法B.甲中 R 测 R 真 ，乙中 R 测 R 真C.甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使 RR V，故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使 RR A，故此法测较大电阻好答案 B解析 题图甲叫做电流表的外接法， 题图乙叫做电流表的内接法，A 正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由 R 可知，R 测 R 真 ；R 越小，电压表分流越小， 误差越小，UI因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导 致电压的测量值偏大.由 R 得UIR 测 R 真 ，R 越大，电流表的分压越小， 误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B 错
12、误，C、D 正确；故选 B.2.在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡 L、量程恰当的电流表 A 和电压表 V、直流电源 E、滑动变阻器 R、开关 S 等，要求小灯泡两端电压从 0 开始变化.(1)实验中滑动变阻器应采用_接法( 填“分压”或“限流”).(2)某同学已连接如图 7 所示的电路，在连接最后一根导线的 c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的 2 个不当之处，并说明如何改正.图 7_._.答案 (1)分压 (2) 开关 S 不应闭合，应处于断开状态滑动变阻器滑动触头 P 位置不当，应将其置于 b 端1.有一未知电阻 Rx，为较准确地测出其阻值，先后用图 1 中甲、乙
13、两种电路进行测试，利用甲图测得的数据是“2.8 V 5.0 mA”，而用乙图测得的数据是“3.0 V 4.0 mA”，那么该电阻测得的较为准确的情况是( )图 1A.560 ，偏大 B.560 ，偏小C.750 ，偏小 D.750 ，偏大答案 D解析 由于 ，即电流表的变化大，电压表的分流作用大，根据|UU| |2.8 3.02.8 | |II| |5.0 4.05.0 |试触法的原则，可知用电流表内接法比 较准确，用 题图乙电 路，此时电阻为 R UI750 .在电流表的内接法中， 测量值大于真实值，故选 D.3.0 V4.010 3A2.要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性
14、曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V，并便于操作.已选用的器材有：电池组(电动势为 4.5 V)；电流表(量程为 0250 mA，内阻约 5 )；电压表(量程为 03 V，内阻约 3 k)；开关一个、导线若干.(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_( 填字母代号).A.滑动变阻器(最大阻值 20 ，额定电流 1 A)B.滑动变阻器(最大阻值 1 750 ，额定电流 0.3 A)(2)实验的电路图应选用下列图中的_( 填字母代号).答案 (1)A (2)B解析 (1) 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路” ，而“分压电 路”需要
15、用总阻值较小的滑 动变阻器，故 选 A.(2)在(1)中已经明确了控制电路，然后要 选择电流表的接法，题中 3，而RxRA 155 200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的RVRx 3 00015外接法，综上可知电路图应选 用图 B.3.图 2 是小组同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.图 2图 3(1)根据图 2 在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图 3 中的、所示，电流表量程为 0.6 A，电压表量程为 3 V.所示读数为：_、_、_、_.两组数据得到的电阻分别为_和_.答案 见解析解析 (1)由
16、实物连接图可知电路图如图所示.(2)电流表量程为 0.6 A 时，最小刻度 为 0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表示数为 0.10 A，表示数为 0.24 A；电压表量程为 3 V，最小刻度为 0.1 V，应估读到 0.01 V，所以表示数为 2.00 V，表示数为 0.28 V，根据欧姆定律 R1 8.3 ，R2 U1I1 2.00 V0.24 A U2I2 0.280.102.8 .4.“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，提供的实验器材有：A.小灯泡(额定电压为 3.8 V，额定电流约为 0.3 A)B.电流表 A(00.6 A，内阻约为 0.5 )C.电压表 V(06 V，内阻约为 5 k)D.滑动变阻器 R1(010 ，2 A)E.滑动变阻器 R2(0100 ， 0.2 A)F.电源(6 V，内阻不计)G.开关及导线若干(1)实验中滑动变阻器选_( 填“R 1”或“R 2”).(2)该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表的读数从零开始变化，记录多组电压表的读数 U 和电流表的读数 I.请在图 4 甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.图 4(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的 UI 图像，根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而_(填“增大 ”、 “减小”或“不变”).答案 (1)R 1 (2) 如图所示 (3) 增大
