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高中物理选修3-1实验—测绘小灯泡的伏安特性曲线

2019/10/21 10:10:36 暂无评论

[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

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2.电流表内、外接的选择方法

(1)直接比较法:当RxRA时,采用内接法,当RxRV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为大内小外”.

(2)公式计算法

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(3)试触法:

如图1,把电压表的可动接线端分别试接bc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.

图片20191021101353.png

二、滑动变阻器两种接法的比较

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三、电表的读数方法

对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可.

(1)03 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1 V0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位.

(2)对于015 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V.

(3)对于00.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求半格估读,即读到最小刻度的一半0.01 A.

举例:如图2为电流表和电压表的刻度盘.

图片20191021101518.png

甲图中,电流表使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A.

乙图中,电压表使用3 V量程时,每小格为0.1 V,表针示数为1.70 V;使用15 V量程时,每小格为0.5 V,表针示数为8.5 V.

四、测绘小灯泡的伏安特性曲线

1.实验原理

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(UI)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3所示.

图片20191021101611.png

2.实验器材

学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(4 V 0.7 A3.8 V 0.3 A)滑动变阻器、电压表、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)

(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UI,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,即曲线上的点与原点的连线的斜率变小,电阻变,说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大.

6.注意事项

(1)IU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)IU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

1 在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,选择3 V 0.5 A的小灯泡作为研究对象,请回答下面几个问题:

(1)下列实验器材中应选择________(填入器材序号)

A.电流表(量程00.6 A, 内阻约1 Ω)

B.电流表(量程03 A,内阻约1 Ω)

C.电压表(量程015 V,内阻约10 kΩ)

D.电压表(03 V,内阻约2 kΩ)

E.滑动变阻器(阻值0100 Ω)

F.滑动变阻器(阻值010 Ω)

G.电源E6 V

H.开关S,导线若干

(2)在本实验中,滑动变阻器应采用________(分压限流)接法,电流表应采用________()接法.

(3)在方框中画出实验电路图,并用实线代替导线,将图4中的器材连接成可供实验的电路.

图片20191021101738.png

图片20191021101805.png

答案 (1)ADFGH (2)分压 外 (3)见解析图

解析 (1)灯泡额定电流为0.5 A,电流表选择A;灯泡额定电压为3 V,电压表选择D;为方便实验操作,滑动变阻器应选择F;实验还需要电源、开关与导线,故需要的实验器材为:ADFGH

(2)描绘小灯泡伏安特性曲线要求电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;由于灯泡电阻远小于电压表内阻,电流表应采用外接法;

(3)滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接法,电路图如图甲所示:

图片20191021101850.png

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