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实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 325 高若峰 一、实验目的 　　描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律. 二、实验原理 1. 金属物质的电阻率随温度升高而增大，从而使得一段金属导体的电阻随温度变化发生相应的变化。对一只灯泡来说，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到几十倍。它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的。本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值变化，从而了解它的导电特性。 2.用电流表测出通过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就可得到小灯泡的伏安特性曲线. 三、实验设计 1.小灯泡的电阻很小，当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线，即测出U、I的值，电流表应采用外接法； 2.为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法. 四、实验器材 小灯泡、电压表、电流表、4V～6V学生电源、滑动变阻器、导线若干、电健等 五、实验步骤 1.连接电路 　　将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示的电路. 　 2.测出小灯泡在不同电压下的电流 　　（1）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到最左端（起保护电路作用），以使开关闭合时灯泡两端的电压能从零开始变化.同时，这样做也可防止开关刚闭合时灯泡两端的电压过大而烧坏灯丝. 　　（2）改变滑动变阻器滑片的位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.断开开关。 次数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压U 电流I 3.画出伏安特性曲线 　　（1）在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系. 　　（2）在坐标纸上描出各组数据所对应的点.（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜） 　　（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. 　 4.拆除电路，整理仪器 六、误差分析 1.电流表、电压表的读数带来的误差； 2.描点、作图带来的误差；（用平滑的曲线连接各点偏离较大的点舍去） 3.对图象处理时带来的误差.（I-U图像时图像斜率越大电阻越小，U-I图时斜率越大电阻越大） 七、实验注意事项 　　1.由于小灯泡的电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法. 　　2.因本实验要作出I-U图线，要求测出电压从零变化至U额的多组数据，因此滑动变阻器要采用分压式接法.　 　　3.开关闭合前滑动变阻器的滑片应移到图示最左端，调节滑片时要注意电压不能超过小灯泡的额定值. 　　4.实验中各组读数要选择均匀，间隔大致相等，作图时两坐标轴的标度要适当，使图线不会偏向一边或过小或过大. 　　5.画I-U曲线时，不能画成折线，而应画成平滑的曲线，偏差较大的点应舍弃. 八、命题分析 【命题分析】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验由于要求小灯泡两端电压从零开始逐渐增大，所以必须采用分压电路；小灯泡的电阻一般只有几欧姆，所以采用电流表外接。画元件两端电压从零开始的伏安特性曲线必须采用分压电路。高考考查描绘小灯泡的伏安特性曲线实验难度中等。 例1（2011·福建理综卷21题（2））某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中： ①在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_______档进行测量。（填选项前的字母） A.直流电压10V B.直流电流5mA C.欧姆×?100 D.欧姆×?1 ②该同学采用图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器（阻值范围0~20,额定电流1.0A），L为待测小电珠，为电压表（量程6V，内阻20k），为电流表（量程0.6A，内阻1）,E为电源（电动势8V，内阻不计），S为开关。 Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最_端；（填“左”或“右”） Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是______点至________点的导线没有连接好；（图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“2点至3点”的导线） Ⅲ. 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________。（填“不变”、“增大”或“减小”） 解析：由于小电珠的电阻一般不大，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至欧姆×?1，选项D正确。对于分压电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于使小电