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课时二
描绘小灯泡的伏安特性曲线
第二章
恒定电流
一.实验目的
1.描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．
2.掌握伏安法测电阻的方法。
3.理解灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线
实验电路(如图所示)：电流表采用外接(小灯泡电阻很小)，
滑动变阻器采用分压式(使电压能从零开始连续变化)
2.
实验原理：用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值，在坐标纸的I－U坐标系中描出各个点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来．
二.实验原理
学生电源(4～6
V直流)，小灯泡(“4
V
0.7
A”或“3.8
V
0.3
A”)，电流表(内阻较小)，电压表(内阻很大)，滑动变阻器，开关和导线．
三.实验器材
1.
连接电路：确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连好电路．(注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零)．
2.
测量数据：闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小但明显的示数，记录一组电压U和电流I值．
四.实验步骤
3.
重复测量：用同样的方法测量并记录12组U值和I值.
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
电压U/V
电流I/A
4.
整理器材：断开开关S，整理好器材．
5.
描绘曲线：在坐标纸上，以U为横坐标、I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，先观察所描点的走向，再用平滑曲线连接各点得到I－U图线．
五.数据处理
1.
本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．
2.
本实验要作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法．
3.
为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的左端．(使小灯泡两端初始电压为零)
4.
加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．
5.
连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，绝对不要出现折线．
六.注意事项
1.
由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流表示数偏大．
2.
测量时读数带来误差．
3.
在坐标纸上描点、作图时带来误差．
七.误差分析
八.实验结论
存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快；第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢。
小灯泡的伏安特性曲线
温度升高灯泡的电阻逐渐变大
用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R
伏安法
九、伏安法测电阻
伏安法测电阻的两种电路
电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”
电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”
A
V
R
A
V
R
因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差．
九.伏安法测电阻
电流表外接法
电压表示数
电流表示数
测量值偏小，适于测量小阻值电阻
.
说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小．所以该电路适合测量小电阻，即
<
A
V
R
伏安法测电阻的误差分析
九、伏安法测电阻
电流表内接法
电压表示数
电流表示数
测量值偏大,适于测量大阻值电阻.
说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小．所以该电路适合测量大电阻，即
A
V
R
>
伏安法测电阻的误差分析
九、伏安法测电阻
当
时，选用电流表内接法．
时，选用电流表外接法．
当
１、直接比较法：当Ｒx《Ｒv时，采用外接法
　　　　　　　　当Ｒx》ＲA时，采用内接法
２、比值法
伏安法测电阻电路选择
九、伏安法测电阻
３、实验试探法：
若伏特表示数有明显变化，即　　　　　宜外接
若安培表示数有明显变化，即　　　　　宜内接
伏安法测电阻电路选择
九、伏安法测电阻
“大内偏大，小外偏小”
电路选择及误差分析总结
九、伏安法测电阻
AD
例1．用伏安法测电阻时，电流表外接电路与电流表内接电路的误差来源是(
)
A．外接电路由于电压表内阻的分流，使得电阻的测量值小于真实值
B．外接电路由于电压表内阻的分流，使得电阻的测量值大于真实值
C．内接电路由于电流表内阻的分压，使得电阻的测量值小于真实值
D．内接电路由于电流表内阻的分压，使得电阻的测量值大于真实值
B
例2．用伏安法测电阻时，待测电阻大约是10欧，电流表的内阻是1欧，电压表的内阻是5千欧，则：（
）
A.用电流表外接法，此时测量值比真实值大
B.用电流表外接法，此时测量值比真实值小
C.用电流表内接法，此时测量值比真实值大
D.用电流表内接法，此时测量值比真实值小
CD
例3．用伏安法测灯泡的电阻时，若将电流表和电压表的位置接成如图所示的电路，可能出现的情况是(
)
A．
电流表烧坏
B
.
电压表烧坏。
C．
灯泡不亮
D.
电压表的示数接近220伏
AC
例4．如下图所示，用伏安法测电阻R的阻值时，下列说法正确的是（
）
A．十分认真地进行测量，测量所得R值一定仍比真实值大
B．只要认真进行测量次数足够多，那么测量所得R的平均值就会非常接近真实值
C．设安培表内阻为RA，那么认真测量所得R值一定比真实值大RA
D．认真测量所得R值一定比真实值小
BC
例5．用伏安法测未知电阻Rx时，若不知Rx的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器如图所示接好，只空出一个电压表的一个接头K，然后将K分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，则(
)
A．若电流表示数有显著变化，K应按a
B．若电流表示数有显著变化，K应按b
C．若电压表示数有显著变化，K应按a
D．若电压表示数有显著变化，K应按b
1.限流式
U
s
R
A
B
P
Rx
图中变阻器起限流作用，求待测电阻Rx的电压可调范围
限流式电路的特点:
1.电压不能从零开始调节,调节范围较小.
但电路结构较为简单.
2.电能损耗较小.
限流和分压电路的选取
U
s
R
A
B
P
Rx
电压调节范围：
U≥Ux≥URx/（R0+Rx）
电流调节范围：
U/Rx≥Ix≥U/（R0+Rx
）
即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。
要使限流电路的电压和电流调节范围变大
可适当增大R0。通过上面两个式子可以看出。
另外，使用该电路时，在接通电前，R0
应调到最大。
2.分压式
图中变阻器起分压作用，求待测电阻Rx的电压可调范围
分压式电路的特点:
1.电压可以从零开始调节到电源电压,调节范围较大.
但电路结构较为复杂.
2.电能损耗较大.
U
s
P
Rx
R
A
B
限流和分压电路的选取
U
s
P
Rx
R
A
B
实质上滑动变阻器的左边部分与Rx并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，Rx两端的
电压调节范围为
U≥Ux≥0
即电压可调到零，电压调节范围大。
电流调节范围为
U/Rx≥Ix≥0
使用分压电路，在当R0通电前，滑片P置于A端，使Ux
=0。
限流式
分压式
可调范围
变阻器
电能损耗
较大阻值
较小阻值
较小
较大
限流式和分压式优缺点的比较
(1)若实验中要求电压调节从0开始连续可调，能够测出多组数据，则必须采用分压式电路。
(2)要求电器的电压或电流变化范围大，负载电阻的阻值远大于变阻器的总电阻，须用分压式电路。
(3)限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。
（4）若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即滑动变阻器阻值调至最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选择分压式。
(5)当电路对限流和分压没有明确要求时，采用限流接法比分压接法节能
限流电路和分压电路选择
滑动变阻器的选择
分压时选小的；限流时选大的。
关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置
分压打到最小；限流打到最大值
(1)待测电阻
(约100Ω)
(2)直流毫安表(量程10mA，内阻50Ω)
(3)直流电压表(量程3V，内阻5kΩ)
(4)直流电源(输出电压4V，内阻可不计)
(5)滑动变阻器(阻值范围15Ω，允许最大电流1
A)
(6)开关一个，导线若干
根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．
图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：
要点：
1、电流表内外接的选择：
2、限流接法和分压接法的选择：
3、连接实物图：
典型例题：电流表内外接、限流和分压接法的选择、实物连接
有一待测电阻Rx，阻值约为5Ω，允许最大功率为1.25W，现欲比较精确的测定其阻值。除待测电阻外，备用器材及规格如下：
⑴电压表（0～3V～15V）3V量程内阻约为3kΩ；15V量程内阻为15
kΩ；
⑵电流表（0～0.6A～3A）0.6A量程内阻为1Ω；3A量程内阻为0.25Ω；
⑶滑动变阻器（20Ω，1A）；
⑷滑动变阻器（2kΩ，1.5A）；
⑸蓄电池组（6V，内阻不计）；
⑹电键、导线。
要求待测电阻Rx中电流从零开始连续可调
典型例题：电压表和电流表量程的选择、滑动变阻器的选择和连接、分压和限流电路的选择
（1）实验器材选择
实验器材：蓄电池（6V）,电压表（0-15）V,电流表（0-3）A,滑动变阻器（2kΩ，1.5A），开关，导线等.
（2）限流和分压电路的选取
分压式
（3）电流表接法
电压表内阻远远大于待测电阻，采用电流表外接
电路连接
课后习题（做在课本上）
同步练习
课后作业
谢谢聆听！！

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