2.5 实验：描绘I-U特性曲线 课件-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

2.5 实验：描绘I-U特性曲线 一、伏安特性曲线(I-U图线) 电阻的倒数 I U O B A 1、概念：通过某种电学元件的电流I随电压U变化的实验图线 图线斜率的 物理意义是什么？ 10 U/I 5 0.40 0.30 0.20 0.10 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0.50 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 电压（V） 电流（A） 电流（A） B 导体 A 比较 I U O B A I U O B A I-U图线 U-I图线 2、线性元件和非线性元件 （1）对于金属导体，当温度不变时，如欧姆定律所描述的，电流跟电压成正比，其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，其电阻为定值，如图所示，具有这种伏安特性曲线的元件称为线性元件。 I O U O I U （2）对气态导体，如日光灯管中的气体，以及某些导体器件，如晶体管等并不适用。在这种情况下，其伏安特性曲线不是直线,这种电学元件称为非线性元件。 据部分电路的欧姆定律知，定值电阻R两端的电压U与电流I成正比，即U=IR，其I-U图线是一条过原点的直线。由于小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，其电阻也随着温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线。 U/V I/A O 【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(I，U)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． 【电路设计】 滑动变阻器采用“分压接法”.可使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。 安培表采用“外接法”.可使测出的小灯泡的电压、电流更准确。 测量电路: 测导体R的电流、电压 分压电路：(控制电路) 可以提供从零开始连续变化的电压 实验器材 “3.8V 0.3A”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键、导线、坐标纸、铅笔 实物图连线基本方法和注意事项 1.注意事项： ①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。 ②各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。 ③对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。 2.基本方法： ①画出实验电路图。 ②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。 ③画线连接各元件。【先用铅笔画线（以便修改），确认后再用0.5毫米黑色墨迹签字笔描清楚，连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。】 一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。 连线口诀： 有图到物、接线到柱 先串后并、量程清楚 线不交叉就近接入 （1）按照如图所示的电路图连接成实验电路（安培表外接，滑动变阻器用分压式，开关处于断开状态，变阻器触头位于电压表读数为零处）何处？ (2)闭合开关S，移动滑动变阻器触头位置，测出12组不同的电压值U和电流值I。并将测量数据填入表格。 U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 I/A 实验步骤 (3) 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴建立坐标系。在坐标系上描出各组数据所对应的点，将描出的点用平滑的曲线连结起来。就得小灯泡的伏安特性曲线。 I/A U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 . . . . . . . . . . . . . . (4) 拆除电路，整理仪器。 实验步骤 【数据处理】 1．在坐标纸上以I为纵轴，U为横轴，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． 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 *2.为使小灯泡上的电压能零开始连续变化，滑动变阻器应采用 连接。 *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