实验九描绘小电珠的伏安特性曲线【实验目的】1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式。2.掌握伏安特性曲线的描绘方法。3.理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线。【实验原理】1.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I-U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。2.电流表外接:因为小电珠的电阻较小,如果电流表内接,误差明显较大;滑动变阻器采用分压式,使电压能从零开始连续变化。【实验器材】小电珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。【实验过程】1.电路连接:确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按图中的原理图连接好实验电路。2.开关闭合:把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端,接线经检查无误后,闭合开关S。3.数据测量: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。【数据处理】1.在坐标纸上以U为横轴,以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,就得到小电珠的伏安特性曲线。【误差分析】1.系统误差:由于采用的是电流表外接法,电流表的测量值大于小电珠电流的真实值。2.偶然误差:(1)电压表、电流表读数时存在误差。(2)在坐标纸上描点、作图时存在误差。【注意事项】1.电路的调节:闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端,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小电珠。2.图象的画法:(1)建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理。(2)I-U图线在U=1.0V左右时将发生明显弯曲,故在U=1.0V左右绘点要密,以防出现较大误差。(3)误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。3.实验操作: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后马上断开开关。热点一实验原理的理解和器材的选取【典例1】小华和小明在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中,将实验数据记录在表格中:导学号04450184(1)实验室有两种滑动变阻器供选择:A.滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流3A)B.滑动变阻器(阻值范围0～2000Ω、额定电流1A)实验中选择的滑动变阻器是。(填写字母序号)(2)在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑至(选填“左”或“右”)端。(4)利用表中数据,在图乙中画出小灯泡的U-I图象。(5)他们在U-I图象上找到小灯泡工作电压为2.0V时坐标点,计算此状态的电阻值时,小明提出用图象上该点曲线斜率表示小灯泡的阻值;小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值。你认为(选填“小华”或“小明”)的方法正确。【规范解答】(1)由于灯泡的电阻大约在几欧左右,为了便于测量,滑动变阻器选择0～10Ω的。(2)由于灯泡的电压和电流从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法;电流表采用外接法。实物连线图如图所示。(3)为了保护测量电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑至最左端。(4)小灯泡的U-I图象如图所示。(5)根据欧姆定律知R=电阻的大小为该点与坐标原点连线的斜率,故小华的方法正确。答案:(1)A(2)见规范解答图(3)左(4)见规范解答图(5)小华【强化训练】1.某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件,该电学元件上标有“最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V”,同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线,他们设计的一部分电路如图所示,图中定值电阻R=1kΩ,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10kΩ;电源电动势E为12V,内阻不计。(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:A.阻值0～200Ω,额定电流0.3AB.阻值0～20Ω,额定电流0.5A应选的滑动变阻器是(选填“A”或“B”)。正确接线后,测得数据如表所示:(2)由以上数据分析可知,电压表应并联在M与(选填“O”或“P”)之间。(3)将电路图在虚线框中补充完整:(4)从表中数据可知,该电学元件的电阻的特点是:____________________________________________。【解析】(1)滑动变阻器A允许的最大电压为0.3×200V=60V>1