3.2 实验二：描绘小灯泡的伏安特性曲线 教案 -2021-2022学年高二上学期物理沪教版选修3-1

同步训练4：实验二：描绘小灯泡的伏安特性曲线

【实验原理】

1.用电流表测出流过小灯泡的电流，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起来。

2.电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化。

 

【实验目的】

1.描绘小灯泡的伏安特性曲线。  2.分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律。

【实验器材】 

小灯泡(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、坐标纸、铅笔。

【实验步骤】

1.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，按上图连接电路。

2.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.移动滑动变阻器滑片，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S。

4.拆除电路，整理仪器。

【数据处理】

1.在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系。

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结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。

【误差分析】

1.由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。

2.电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数。

3.在坐标纸上描点、作图带来操作误差。

 

***滑动变阻器的限流式主电路和分压式主电路***

1.两种接法的主电路图

2.两种主电路的选择

（1）负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R，须用分压式主电路。

（2）要求负载电压、电流变化范围较大（或从零开始连续可调），须用分压式主电路。

（3）实验所提供的电压表、电流表的量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流式主电路时，无论怎样调节，电路中的实际电流均超过所允许的最大电流，须用分压式主电路。

（4）负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不多，且电压、电流变化不要求从零调起时，须用限流式主电路。

（5）两种主电路都可使用的情况下，须用限流式主电路，因为限流式主电路总功耗较小。

【电表改装原理】

1、测灵敏电流表的内阻，一般采用的是半偏法。电路如下图：

2、根据改装原理进行相关计算。改装成电压表用串联的分压原理，改装成电流表用并联的分流原理。

3、改表头，并换上新的刻度面板。

4、校准。

例如：电压表校准电路如下。

 

【改装练习】

1．一个电流表的内阻Rg＝200 Ω，满刻度电流值是Ig＝500 μA，现欲把该电流表改装成量程为1.0 V的电压表，正确的方法是(　　)

A．应串联一个0.1 Ω的电阻                B．应并联一个0.1 Ω的电阻

C．应串联一个1800 Ω的电阻               D．应并联一个1800 Ω的电阻

2．一个电流表刻度盘的每一小格代表1 μA，内阻为Rg，如果把它改装成量程较大的电流表，刻度盘的每一小格代表n μA，则(　　)

A．给它串联一个电阻，阻值为nRg           B．给它串联一个电阻，阻值为(n－1)Rg

C．给它并联一个电阻，阻值为             D．给它并联一个电阻，阻值为

3．（多选题）两只电压表V1和V2是由完全相同的两只电流表改装而成的，V1的量程是5 V，V2的量程是15 V。为了测量15～20 V的电压，我们把V1和V2串联起来，在这种情况下(　　)

A．V1和V2的读数相等

B．V1和V2指针偏转角度相等

C．V1和V2读数之比等于两只电压表的内阻之比

D．V1和V2指针偏转角度之比等于两只电压表的内阻之比

4.将满偏电流Ig=300μA、内阻未知的电流表改装成电压表并进行核对。

 

 

 

(1)利用如图所示的电路测量电流表的内阻(图中电源的电动势E=4V )：先闭合S1，调节R，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合S2，保持R不变，调节R′，使电流表指针偏转到满刻度的，读出此时R′的阻值为200Ω，则电流表内阻的测量值Rg=         Ω。

(2)将该表改装成量程为3V的电压表，需  　 　 (填“串联”或“并联”)阻值为R0=　　　Ω的电阻。

(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对，请在下面的虚线框中画出实验电路图。

 

 

【提高训练】

1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除标有“6 V　1.5 W”字样的小灯泡、导线和开