第八章 电路（第五节 描绘小灯泡的伏安特性曲线）.doc

广州市东圃中学2008届高三物理选修复习资料

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第八章电路

第五节实验复习一：描绘小灯泡的伏安特性曲线

一．考点分析
掌握安培表、伏特表的使用，滑动变阻器的分压连接方法，理解伏安曲线的意义，能熟练地进行电路实物连线。
二．基础回顾
实验原理：
根据原理图从电压表和电流表上读出相应的电压U和电流I，绘出U—I图。根据金属丝电阻率随温度的升高而增大的特点，分析曲线的变化规律。
实验电路图如右图所示：

实验器材：
电压表(0-3V)，电流表（0-0.6A），小灯泡（3.8V），滑动变阻器（20Ω），电源（4-6）V，电键，导线若干。

实验步骤：
1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。
2、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S。
3、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入下面表格内。
电压0.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.6电流4、断开电键S，在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。
5、拆去实验线路，整理好实验器材。

误差分析：
=1\*GB2⑴电压表的分流未考虑造成I偏大存在系统误差。
=2\*GB2⑵描绘U—I图线时作图不准造成偶然误差。

注意事项
1、实验要作出I—U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；
2、被测小灯泡电阻较小，实验电路必须采用电流表外接法；
3、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；
4、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。

误差分析
测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；
5．关于滑动变阻器限流与分压
滑动变阻器的限流接法如a图，与分压接法如图b

下列情况必须采用分压式接法
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节。
②用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求用电器电压变化范围较大。因为限流连接电压变化为：0~，范围太小；分压连接电压变化为：0~（RL》R0），。相反，如果采用限流接法（a），由于滑动变阻器的最大值R0太小，实际不能起到限流作用，也不利于调节数据。
③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.

下列情况可选用限流式接法
①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.
③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.

三、例题分析
例1．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：
I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00
（1）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0—10Ω）电源、小灯泡、电键、导线若干.
（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线.
（3）如果某一电池的电动势是1.5V，内阻是2.0Ω.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）

解：（1）见下图（2）见下图
（3）作出U=E—Ir图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦

例2．使用如图1所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方的关系曲线．已知小灯泡上标有“6V，3W”字样，电源是3个铅蓄电池串联组成的电池组，滑动变阻器的规格是“52A”．要求：
⑴把图1中实物连成实验电路；
⑵图2的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由．

解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯泡电阻约为R=62/3=12，若采用限流，即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值可达4V左右，其电压调节，范围约在4V－6V间，显然不宜选取合理数据范围作