描绘小灯泡的伏安特性曲线
电学实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
班级 姓名 学号
一、实验基础知识
1．实验目的：描绘小电珠的伏安特性曲线；分析伏安特性曲线的变化规律．
2．实验原理：用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，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起来．电流表外接：因为小电珠的电阻很小; 滑动变阻器采用 式：使电压能从零开始连续变化．
3．实验器材：小电珠（3.8 V 0.3 A）或（2.5 V 0.6 A）一个、电压表（0 ～3 V ～ 15 V）与电流表（0 ～0.6 A ～ 3 A ）各一个、滑动变阻器（最大阻值20 Ω）一个、学生低压直流电源（或电池组）、开关一个、导线若干、 、铅笔． 4．实验步骤： ⑴ 确定电流表、电压表的量程，采用电流表 接法，滑动变阻器采用 式
接法，按图中的原理图连接好实验电路． ⑵ 把滑动变阻器的滑片调节到图中最 端，接线经检查无误后，闭合开关S ． ⑶ 移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U 和电流值I ，并将
测量数据填入表格中，断开开关S ．
次数 U /V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
⑷ 拆除电路，整理仪器． 5．数据处理：
⑴ 在坐标纸上以U 为横轴，以I 为纵轴，建立坐标系． ⑵ 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）．
⑶ 将描出的点用 的曲线连接起来，就得到
小电珠的伏安特性曲线．
6．误差分析：由于电压表、电流表不是理想电表，电表 对电路的影响会带来误差；电流表、电压表的 带来误差，要严格按照读数规则读数；在坐标纸上描点、作图带来 误差． 7．注意事项：
⑴ 电路的连接方式：① 电流表应采用 接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A) 的电阻很小，与0～
0.6 A的电流表串联时，电流表的 影响很大．② 滑动变阻器应采用 式连接：目的是使小电珠两端的电压能从 开始 变化．
⑵ 闭合开关S 前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为 的一端，使开关闭合时小
电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．
⑶ 误差较大的点要舍去，I – U 图线应是平滑曲线而非折线． ⑷ 电流表选择0.6 A 量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V 0.3
A ”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V 0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V 量程．
⑸ 当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I 后马上断开开头．
I /A
二、实验练习
1．一只小灯泡，标有“3 V ，1.5 W ”的字样．现要描绘小灯泡0～3 V 的伏安特性曲线．实验器材有： A ．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 B．电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 C ．量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A 1 D．量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A 2 E ．量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V 1 F．量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V 2 G ．开关、导线若干
⑴ 电压表应选用________；电流表应选用________．（将选项代号的字母填在横线上） ⑵ 在该实验中，设计了如图所示的四个电
路．为了减小误差，应选取的电路是_______（将选项代号的字母填在横线上）． ⑶ 以下是该实验的操作步骤：
A ．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路；
B ．调节滑动变阻器滑片的位置，保证闭合开关前使滑动变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大； C ．闭合开关，记下电压表、电流表的一组示数（U 1，I 1），移动滑动变阻器的滑片，每移动一次记下一组（U ，I ）值，共测出12组数据；
D ．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线．
指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：______________________________________ _____________________________________________________________________________
2. 一实验小组准备探究某种元件Q 的伏安特性曲线，他们设计了如图1甲所示的电路图．
⑴ 请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．
⑵ 考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________（选填“大于”、“等于”或“小于”）
真实值．
⑶ 闭合开关S ，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动
变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零．原因可能是图中的________（选填“a ”、“b ”、“c ”、“d ”、“e ”或“f ”）处接触不良． ⑷实验测得表格中的7组数据．请在坐标纸上作出该元件的I
– U 图线．
⑸ 为了求元件Q 在I – U 图线上某点的电阻，甲同学利用
该点的坐标I 、U ，由R = U /I 求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k ，由R = 1/k 求得．其中________（选填“甲”或“乙”）同学的方法正确．
3. 有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I – U 图线，现有下列器材供选用：
A ．电压表：0～5 V，内阻10 kΩ B ．电压表：0～15 V，内阻20 kΩ C ．电流表：0～3 A，内阻0.4 Ω D ．电流表：0～0.6 A，内阻1 Ω
E ．滑动变阻器：最大阻值为10 Ω，允许最大电流为2 A F ．滑动变阻器：最大阻值为500 Ω，允许最大电流为1 A G ．学生电源（直流6 V)、开关、导线若干 ⑴ 实验时，选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验，其理由是：____________________； ⑵ 实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．（用序号字母表示）
4. 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W ，额定电压值已模糊不
清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式
计算出该灯泡的额定电压U = PR = 2×0.75 V = 1.22 V ．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的U - I 图线，进而分析灯泡的额定电压．
A ．电压表V （量程3 V，内阻约3 kΩ） B．电流表A 1（量程150 mA，内阻约2 Ω） C ．电流表A 2（量程500 mA，内阻约0.6 Ω） D．滑动变阻器R 1（0～20 Ω）
E ．滑动变阻器R 2（0～100 Ω） F．电源E （电动势4.0 V，内阻不计） G ．开关S 和导线若干 H．待测灯泡L （额定功率0.75 W ，额定电压未知） ⑴ 在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________（填“A1”或“A2”）；滑动变阻器选择________（填“R 1”或“R 2”）．
⑵ 在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在表格中：
请你根据实验数据在坐标图中作出灯泡的U – I 图线．
⑶ 由图象得出该灯泡的额定电压应为______V；这一结果大于1.23 V， 其原因是_______________．
5. 已知一个标有“2.4 V，0.06 A”字样的电学元件的R – U 特性如图所示．某同学想利用下列可供选择的实验器材，设计一个电路验证该元件的电阻R 随电压U 变化的图象．可供选择的器材有：
电流表A 1：量程100 mA，内阻约2 Ω 电流表A 2：量程0.3 A，内阻约0.3 Ω
电压表V 1：量程1 V，内阻500 Ω 电压表V 2：量程15 V，内阻1 kΩ 定值电阻R 1：电阻为1 kΩ 定值电阻R 2：电阻为10 kΩ
滑动变阻器R 0：0～10 Ω，2 A 电池E ：电动势为3 V，内阻很小 导线若干和开关S 一个
⑴ 利用实验电路测量时，该同学为了提高准确度，测量了多组数据．他在实验中应选用电流表
________，电压表________，定值电阻________（填所选器材的符号）； ⑵ 在方框内画出该同学的实验电路图；
⑶ 在实验过程中，元件正常工作时电压表的示数应为________ V．
6. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，现除了有一个标有“5 V，2.5 W”的小灯泡，导线和开关外，还有：
A ．直流电源：电动势约为5 V，内阻可不计 B．直流电流表：量程0～3 A，内阻约为0.1 Ω C ．直流电流表：量程0～600 mA，内阻约为5 Ω D．直流电压表：量程0～15 V，内阻约为15 kΩ E ．直流电压表：量程0～5 V，内阻约为10 kΩ F．滑动变阻器： 10 Ω，2 A G ．滑动变阻器：1 kΩ 0.5 A
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据．
⑴ 实验中电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用_______ ⑵ 请按要求将图中所示的器材连成实验电路．
⑶ 某同学通过实验正确作出的小灯泡的伏安特性曲线如图所示．现把实验中使用的小灯泡接到如图所示的电路中，其中电源电动势E = 6 V，内阻r = 1 Ω，定值电阻R = 9 Ω，此时灯泡的实际功率为________W．（结果保留两位有效数字）