實驗2 描繪小燈泡的伏安特性曲線.ppt

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1．描繪小燈泡的伏安特性曲線．2．分析曲線的變化規(guī)律．,實驗二描繪小燈泡的伏安特性曲線,1．用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值，在U－I坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點，用一條平滑的曲線將這些點連結(jié)起來．2．電流表外接：因為小燈泡電阻很小，如果內(nèi)接電流表，分壓明顯．滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從0開始連續(xù)變化．,學(xué)生電源(4～6V直流)、小燈泡(4V、0.7A或3.8V、0.3A)，電流表(內(nèi)阻較小)、電壓表(內(nèi)阻很大)，開關(guān)和導(dǎo)線、滑動變阻器、坐標(biāo)紙．,將燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖7－5－1所示電路．,一、連接電路,二、測量與記錄2．測出小燈泡在不同電壓下的電流移動滑動變阻器觸頭位置，測出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格．,三、數(shù)據(jù)處理、整理儀器3．畫出伏安特性曲線(1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸，以I為縱軸，建立坐標(biāo)系．(2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點．(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標(biāo)紙為宜)(3)將描出的點用平滑的曲線連結(jié)起來．就得到小燈泡的伏安特性曲線．4．拆除電路、整理儀器．,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．滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接：目的是為了使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化．3．U－I圖線在U0＝1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0V左右繪點要密，以防出現(xiàn)很大誤差．4．建立坐標(biāo)系時，縱軸表示電壓，橫軸表示電流，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙．,1．由于電壓表、電流表不是理想電表，電表內(nèi)阻對電路的影響會帶來誤差．2．測量時讀數(shù)帶來誤差，嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則．3．在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差．用細(xì)鉛筆，嚴(yán)格標(biāo)度．,【例1】有一個小燈泡標(biāo)有“6V、0.6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測量這個燈泡的I－U圖線，有下列器材可供選用：A．電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ)B．電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ)C．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻1Ω)D．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω),E．滑動變阻器(30Ω，2A)F．學(xué)生電源(直流9V)，還有開關(guān)和導(dǎo)線(1)實驗中電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________．(用序號字母表示)(2)為使實驗誤差盡可能減小，畫出實驗電路圖．解析：(1)電流表、電壓表的選擇由小燈泡的標(biāo)識可知其額定電壓為U1＝6V，額定電流為I1＝0.1A，在額定電壓下的電阻為R＝60Ω.為了安全，小燈泡兩端所加電壓不能超過6V，(通過小燈泡的電流不能超過0.1A)，要測I－U圖線，其電壓變化范圍應(yīng)在0～6V間．因此電壓表應(yīng)選擇B，電流表應(yīng)選擇C.,(2)電流表內(nèi)外接法的選擇由于電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，不管采用電流表內(nèi)接還是外接都將引起系統(tǒng)誤差．本實驗中小燈泡的最大電阻約R1＝60Ω，R1?RV，為了減小誤差，應(yīng)當(dāng)用電流表外接法．(3)控制電路的選擇本題中若采用限流電路，其電路中的最小電流是Imin＝0.1A，顯然不符合實驗要求；且實驗數(shù)據(jù)應(yīng)包括電壓在零附近的數(shù)值，故只能用分壓接法．實驗電路圖如右圖所示．答案：(1)BC(2)電流表外接，分壓式，見解析圖,【例2】影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻則與之相反，隨溫度的升高而減小．某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該種導(dǎo)電材料制作成電阻較小的元件Z做實驗，測量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過程中的變化規(guī)律．(1)他們應(yīng)選用下圖中所示的哪個電路進(jìn)行實驗(),(2)①由(1)實驗測得元件Z的電壓與電流的關(guān)系如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)請在圖7－5－3中作出元件Z的I－U圖線．,②根據(jù)Z的I－U圖線可知判斷元件Z是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？③把元件Z和電阻R接入如圖7－5－2所示的電路中，由實驗測得電阻R的I－U圖線如圖7－5－3所示．已知電源的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻不計．電路閉合電鍵S，電路穩(wěn)定時，元件Z消耗的電功率為________W.解析：(1)由測量的數(shù)據(jù)題目要求可知，滑動變阻器應(yīng)采取分壓式接法．因為元件Z的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實驗電路應(yīng)選A圖．,(2)①描點畫出元件Z的I－U圖線如圖所示．②由I－U圖線可知，Z是半導(dǎo)體．③當(dāng)電流強度為0.80A時，元件Z兩端的電壓為0.80V，定值電阻R上的電壓為0.70V，此時元件Z上消耗的電功率為0.60～0.68W.答案：(1)A(2)①元件Z的I－U圖線如圖所示②半導(dǎo)體③0.60～0.68,【例3】某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件．圖7－5－4為該電器元件的伏安特性曲線，有同學(xué)對其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：,(1)為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用________；電壓表應(yīng)選用________；滑動變阻器應(yīng)選用________．(以上均填器材代號)(2)為達(dá)到上述目的，請在虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號．(3)若發(fā)現(xiàn)實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點？相同點：__________________________________________；不同點：__________________________________________.,解析：圖中的①從所給的伏安特性曲線看出，最大電流為0.14A，大于電流表A1的量程，小于電流表A2的量程，所以電流表選擇A2.圖中的最大電壓不超過V1的量程，且V1的測量更精確，R1的最大阻值與所給的伏安特性曲線反映的元件的電阻值相當(dāng)，且I1＝A＝0.4A＜1A，而R2的阻值太大，所以選擇R1.②待測元件的電阻滿足RA＜Rx?RV，所以選擇電流表外接法，伏安特性曲線中要求電壓從零開始變化，所以選擇滑動變阻器分壓式連接．,答案：(1)A2V1R1(2)電路圖如右圖所示(3)伏安特性曲線都是非線性的．小電珠的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻增大，而該元件的伏安特性曲線表明隨電流和電壓的增大電阻減小,③伏安特性曲線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所測出的伏安特性曲線是斜率逐漸增大的曲線，表明電阻是隨電壓和電流的增大而減小的，所以是非線性的．而小電珠的燈絲是金屬，其伏安特性曲線也是非線性的，這是兩者的相同點，但小電珠的電阻率是隨電壓和電流的增大而增大的，這是兩者的不同點．,