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課時二
描繪小燈泡的伏安特性曲線
第二章
恒定電流
一.實驗目的
1.描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律．
2.掌握伏安法測電阻的方法。
3.理解燈泡的伏安特性曲線為什么不是過原點的一條直線
實驗電路(如圖所示)：電流表采用外接(小燈泡電阻很小)，
滑動變阻器采用分壓式(使電壓能從零開始連續(xù)變化)
2.
實驗原理：用電壓表和電流表可以分別測出多組小燈泡的電壓和電流值，在坐標紙的I－U坐標系中描出各個點，用一條平滑的曲線將這些點連接起來．
二.實驗原理
學生電源(4～6
V直流)，小燈泡(“4
V
0.7
A”或“3.8
V
0.3
A”)，電流表(內阻較小)，電壓表(內阻很大)，滑動變阻器，開關和導線．
三.實驗器材
1.
連接電路：確定電流表、電壓表的量程，按實驗電路圖連好電路．(注意開關應斷開，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為零)．
2.
測量數(shù)據：閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小但明顯的示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I值．
四.實驗步驟
3.
重復測量：用同樣的方法測量并記錄12組U值和I值.
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
電壓U/V
電流I/A
4.
整理器材：斷開開關S，整理好器材．
5.
描繪曲線：在坐標紙上，以U為橫坐標、I為縱坐標建立直角坐標系，并根據表中數(shù)據描點，先觀察所描點的走向，再用平滑曲線連接各點得到I－U圖線．
五.數(shù)據處理
1.
本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法．
2.
本實驗要作出I－U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式接法．
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左端．(使小燈泡兩端初始電壓為零)
4.
加在小燈泡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)據點應均勻分布在圖線兩側，絕對不要出現(xiàn)折線．
六.注意事項
1.
由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大．
2.
測量時讀數(shù)帶來誤差．
3.
在坐標紙上描點、作圖時帶來誤差．
七.誤差分析
八.實驗結論
存在三個區(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。
小燈泡的伏安特性曲線
溫度升高燈泡的電阻逐漸變大
用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R
伏安法
九、伏安法測電阻
伏安法測電阻的兩種電路
電流表接在電壓表兩接線柱外側，通常叫“外接法”
電流表接在電壓表兩接線柱內側，通常叫“內接法”
A
V
R
A
V
R
因為電流表、電壓表分別有分壓、分流作用,因此兩種方法測量電阻都有誤差．
九.伏安法測電阻
電流表外接法
電壓表示數(shù)
電流表示數(shù)
測量值偏小，適于測量小阻值電阻
.
說明：誤差來源于電壓表的分流，分流越小，誤差越小．所以該電路適合測量小電阻，即
<
A
V
R
伏安法測電阻的誤差分析
九、伏安法測電阻
電流表內接法
電壓表示數(shù)
電流表示數(shù)
測量值偏大,適于測量大阻值電阻.
說明：誤差來源于電流表的分壓，分壓越少，誤差越小．所以該電路適合測量大電阻，即
A
V
R
>
伏安法測電阻的誤差分析
九、伏安法測電阻
當
時，選用電流表內接法．
時，選用電流表外接法．
當
１、直接比較法：當Ｒx《Ｒv時，采用外接法
　　　　　　　　當Ｒx》ＲA時，采用內接法
２、比值法
伏安法測電阻電路選擇
九、伏安法測電阻
３、實驗試探法：
若伏特表示數(shù)有明顯變化，即　　　　　宜外接
若安培表示數(shù)有明顯變化，即　　　　　宜內接
伏安法測電阻電路選擇
九、伏安法測電阻
“大內偏大，小外偏小”
電路選擇及誤差分析總結
九、伏安法測電阻
AD
例1．用伏安法測電阻時，電流表外接電路與電流表內接電路的誤差來源是(
)
A．外接電路由于電壓表內阻的分流，使得電阻的測量值小于真實值
B．外接電路由于電壓表內阻的分流，使得電阻的測量值大于真實值
C．內接電路由于電流表內阻的分壓，使得電阻的測量值小于真實值
D．內接電路由于電流表內阻的分壓，使得電阻的測量值大于真實值
B
例2．用伏安法測電阻時，待測電阻大約是10歐，電流表的內阻是1歐，電壓表的內阻是5千歐，則：（
）
A.用電流表外接法，此時測量值比真實值大
B.用電流表外接法，此時測量值比真實值小
C.用電流表內接法，此時測量值比真實值大
D.用電流表內接法，此時測量值比真實值小
CD
例3．用伏安法測燈泡的電阻時，若將電流表和電壓表的位置接成如圖所示的電路，可能出現(xiàn)的情況是(
)
A．
電流表燒壞
B
.
電壓表燒壞。
C．
燈泡不亮
D.
電壓表的示數(shù)接近220伏
AC
例4．如下圖所示，用伏安法測電阻R的阻值時，下列說法正確的是（
）
A．十分認真地進行測量，測量所得R值一定仍比真實值大
B．只要認真進行測量次數(shù)足夠多，那么測量所得R的平均值就會非常接近真實值
C．設安培表內阻為RA，那么認真測量所得R值一定比真實值大RA
D．認真測量所得R值一定比真實值小
BC
例5．用伏安法測未知電阻Rx時，若不知Rx的大約數(shù)值，為了選擇正確的電流表接法以減小誤差，可將儀器如圖所示接好，只空出一個電壓表的一個接頭K，然后將K分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況，則(
)
A．若電流表示數(shù)有顯著變化，K應按a
B．若電流表示數(shù)有顯著變化，K應按b
C．若電壓表示數(shù)有顯著變化，K應按a
D．若電壓表示數(shù)有顯著變化，K應按b
1.限流式
U
s
R
A
B
P
Rx
圖中變阻器起限流作用，求待測電阻Rx的電壓可調范圍
限流式電路的特點:
1.電壓不能從零開始調節(jié),調節(jié)范圍較小.
但電路結構較為簡單.
2.電能損耗較小.
限流和分壓電路的選取
U
s
R
A
B
P
Rx
電壓調節(jié)范圍：
U≥Ux≥URx/（R0+Rx）
電流調節(jié)范圍：
U/Rx≥Ix≥U/（R0+Rx
）
即電壓和電流不能調至零，因此調節(jié)范圍較小。
要使限流電路的電壓和電流調節(jié)范圍變大
可適當增大R0。通過上面兩個式子可以看出。
另外，使用該電路時，在接通電前，R0
應調到最大。
2.分壓式
圖中變阻器起分壓作用，求待測電阻Rx的電壓可調范圍
分壓式電路的特點:
1.電壓可以從零開始調節(jié)到電源電壓,調節(jié)范圍較大.
但電路結構較為復雜.
2.電能損耗較大.
U
s
P
Rx
R
A
B
限流和分壓電路的選取
U
s
P
Rx
R
A
B
實質上滑動變阻器的左邊部分與Rx并聯(lián)后再與滑動變阻器的右邊串聯(lián)。注意滑動變阻器的兩端都有電流流過，且不相同。該電路的特點是：在電源電壓不變的情況下，Rx兩端的
電壓調節(jié)范圍為
U≥Ux≥0
即電壓可調到零，電壓調節(jié)范圍大。
電流調節(jié)范圍為
U/Rx≥Ix≥0
使用分壓電路，在當R0通電前，滑片P置于A端，使Ux
=0。
限流式
分壓式
可調范圍
變阻器
電能損耗
較大阻值
較小阻值
較小
較大
限流式和分壓式優(yōu)缺點的比較
(1)若實驗中要求電壓調節(jié)從0開始連續(xù)可調，能夠測出多組數(shù)據，則必須采用分壓式電路。
(2)要求電器的電壓或電流變化范圍大，負載電阻的阻值遠大于變阻器的總電阻，須用分壓式電路。
(3)限流式適合測量阻值小的電阻（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）。分壓式適合測量阻值較大的電阻（一般比滑動變阻器的總電阻要大）。
（4）若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即滑動變阻器阻值調至最大時，待測電阻上的電流（或電壓）仍超過電流表（或電壓表）的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選擇分壓式。
(5)當電路對限流和分壓沒有明確要求時，采用限流接法比分壓接法節(jié)能
限流電路和分壓電路選擇
滑動變阻器的選擇
分壓時選小的；限流時選大的。
關于滑動變阻器在閉合開關前p的位置
分壓打到最小；限流打到最大值
(1)待測電阻
(約100Ω)
(2)直流毫安表(量程10mA，內阻50Ω)
(3)直流電壓表(量程3V，內阻5kΩ)
(4)直流電源(輸出電壓4V，內阻可不計)
(5)滑動變阻器(阻值范圍15Ω，允許最大電流1
A)
(6)開關一個，導線若干
根據器材的規(guī)格和實驗要求，在本題的實物圖上連線．
圖為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下：
要點：
1、電流表內外接的選擇：
2、限流接法和分壓接法的選擇：
3、連接實物圖：
典型例題：電流表內外接、限流和分壓接法的選擇、實物連接
有一待測電阻Rx，阻值約為5Ω，允許最大功率為1.25W，現(xiàn)欲比較精確的測定其阻值。除待測電阻外，備用器材及規(guī)格如下：
⑴電壓表（0～3V～15V）3V量程內阻約為3kΩ；15V量程內阻為15
kΩ；
⑵電流表（0～0.6A～3A）0.6A量程內阻為1Ω；3A量程內阻為0.25Ω；
⑶滑動變阻器（20Ω，1A）；
⑷滑動變阻器（2kΩ，1.5A）；
⑸蓄電池組（6V，內阻不計）；
⑹電鍵、導線。
要求待測電阻Rx中電流從零開始連續(xù)可調
典型例題：電壓表和電流表量程的選擇、滑動變阻器的選擇和連接、分壓和限流電路的選擇
（1）實驗器材選擇
實驗器材：蓄電池（6V）,電壓表（0-15）V,電流表（0-3）A,滑動變阻器（2kΩ，1.5A），開關，導線等.
（2）限流和分壓電路的選取
分壓式
（3）電流表接法
電壓表內阻遠遠大于待測電阻，采用電流表外接
電路連接
課后習題（做在課本上）
同步練習
課后作業(yè)
謝謝聆聽！！

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