描绘小电珠的伏安特性曲线.doc
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实验9:描绘小电珠的伏安特性曲线
一、实验目的
描绘小灯泡的伏安特性曲线。
二、实验原理
用电流表和电压表测出小电珠在不同电压下的电流,建立IU坐标系,描点连成直线或平滑曲线即得到小电珠的伏安特性曲线。
为了尽可能多取些数据点并减小实验误差,应选用电流表外接法,滑动变阻器分压接法电路,因为小电珠的电阻值较小。
三、实验器材
小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸。
四、实验步骤
1.连接电路
将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路。
2.测出小电珠在不同电压下的电流
(1)闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到最左端,以使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化;同时,这样做也防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。
(2)移动滑动变阻器触头的位置,测出12组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格。
U/V
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I/A
0
U/V
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
3.8
I/A
3.画出伏安特性曲线
(1)在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)。
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来就得到小电珠的伏安特性曲线。
4.拆除电路,整理仪器。
五、误差分析
1.由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差。
2.电流表、电压表的读数带来误差,要严格按照读数规则读数。
3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差。
六、注意事项
1.电路的连接方式:
(1)电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小,与0~0.6 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连接:目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。
2.闭合开关S前,滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端,使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。
3.IU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.电流表选择0.6 A量程,电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定,即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠,选用电压表的15 V量程;若使用“2.5 V,0.6 A”的小电
珠,则选用电压表的3 V量程。
5.当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值记录I后马上断开开关。
6.误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。
七、实验改进
一种测小电珠的电阻的准确方法
实验原理:如图所示,两个电压表完全相同且内阻很大。移动滑动触头,调节电阻箱的示数,使两个电压表示数相同,则电阻箱的读数即为小电珠电阻,记下小电珠的电阻和电压;多次移动滑动触头,采用相同方法,记下相应电阻箱示数和电压表的读数。在坐标纸上画出RU图线,并分析R随U变化的规律。
在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中,由于电表内阻的影响,会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确。上述实验方法可以消除这种误差,操作、读数比较方便。
命题研究一、实验原理和实验器材
【题例1】 有一个小电珠上标有“4 V,2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个小电珠的IU图线。有下列器材供选用:
A.电压表(0~5 V,内阻10 kΩ)
B.电压表(0~10 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(5 Ω,1 A)
F.滑动变阻器(500 Ω,0.2 A)
(1)实验中电压表应选用____,电流表应选用______。为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化且多取几组数据,滑动变阻器应选用________(用序号字母表示)。
(2)请在方框内画出满足实验要求的电路图,并把由图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
思路点拨:解答本题需要把握以下三点:
(1)通过相关计算选择仪器。
(2)判断电流表的内、外接,变阻器的分压、限流接法。
(3)能根据电路图进行实物连图。
解题要点:
规律总结
1.限流、分压两种电路的比较
限流式接法
分压式接法
对比说明
两种接法电路图
串、并联
关系不同
负载R上电压
调节范围
eq \f(RE,R+R0)≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调
节范围大
负载R上电流
调节范围
eq \f(E,R+R0)≤I≤eq \f(E,R)
0≤I≤eq \f(E,R)
分压电路调
节范围大
闭合S前
触头位置
B端
A端
都是为了保
护电路元件
2.实物图连线的一般思路
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