實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)二描繪小燈泡的伏安特性曲線,1．用電流表測(cè)出流過(guò)小燈泡的電流，用電壓表測(cè)出小燈泡兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在U－I坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連結(jié)起來(lái)．2．電流表外接：因?yàn)樾襞蓦娮韬苄?，如果?nèi)接電流表，分壓明顯．滑動(dòng)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(dòng)變阻器、坐標(biāo)紙．,將燈泡、電流表、電壓表、滑動(dòng)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(cè)量與記錄2．測(cè)出小燈泡在不同電壓下的電流移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭位置，測(cè)出12組左右不同的電壓值U和電流值I，并將測(cè)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(duì)應(yīng)的點(diǎn)．(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(gè)坐標(biāo)紙為宜)(3)將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連結(jié)起來(lái)．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(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法．2．滑動(dòng)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(diǎn)要密，以防出現(xiàn)很大誤差．4．建立坐標(biāo)系時(shí)，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(cè)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(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差．2．測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差，嚴(yán)格按照讀數(shù)規(guī)則．3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差．用細(xì)鉛筆，嚴(yán)格標(biāo)度．,【例1】有一個(gè)小燈泡標(biāo)有“6V、0.6W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)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(dòng)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(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________．(用序號(hào)字母表示)(2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能減小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．解析：(1)電流表、電壓表的選擇由小燈泡的標(biāo)識(shí)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(guò)6V，(通過(guò)小燈泡的電流不能超過(guò)0.1A)，要測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求；且實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?。痴n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(shí)驗(yàn)，測(cè)量元件Z中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過(guò)程中的變化規(guī)律．(1)他們應(yīng)選用下圖中所示的哪個(gè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(),(2)①由(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(qǐng)?jiān)趫D7－5－3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(shí)驗(yàn)測(cè)得電阻R的I－U圖線如圖7－5－3所示．已知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V，內(nèi)阻不計(jì)．電路閉合電鍵S，電路穩(wěn)定時(shí)，元件Z消耗的電功率為________W.解析：(1)由測(cè)量的數(shù)據(jù)題目要求可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采取分壓式接法．因?yàn)樵的電阻較小，所以電流表應(yīng)外接，因此實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選A圖．,(2)①描點(diǎn)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(qiáng)度為0.80A時(shí)，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(shí)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(duì)其提出質(zhì)疑，現(xiàn)需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：,(1)為提高實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(以上均填器材代號(hào))(2)為達(dá)到上述目的，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)．(3)若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請(qǐng)說(shuō)明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)？相同點(diǎn)：__________________________________________；不同點(diǎn)：__________________________________________.,解析：圖中的①?gòu)乃o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(guò)V1的量程，且V1的測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)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(diǎn)，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(diǎn)．,