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1、高三物理实验描绘小灯泡的伏安特性曲线 本讲稿第一页，共五十四页一、实验目的及教学目标一、实验目的及教学目标1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；、描绘小灯泡的伏安特性曲线；2、分析曲线的变化规律并得出结论；、分析曲线的变化规律并得出结论；3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适的量程和进行正确的实物连路，的量程和进行正确的实物连路，4、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求出
2、功率或导体电阻大小。出功率或导体电阻大小。二、实验原理二、实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图像图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流和电流I，然，然后在坐标纸上以后在坐标纸上以U为纵轴，以为纵轴，以I为横轴画出为横轴画出UI曲线。曲线。本讲稿第二页，共五十四页三、实验器材三、实验器材小灯泡、小灯泡、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表
3、、开关和导线若干。开关和导线若干。四、实验步骤四、实验步骤1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。图中所示的原理电路图连接好实验电路图。2、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的动变阻器的A端端,电路经检查无误后，闭合电键电路经检查无误后，闭合电键S。3、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数表的示数I和和U,记入记录表格内记入记录表格
4、内,断开电键断开电键S；4、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表，横轴表示电压示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。5、拆去实验线路，整理好实验器材。、拆去实验线路，整理好实验器材。本讲稿第三页，共五十四页五、注意事项五、注意事项1、因本实验要作出、因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用、本实
5、验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；电流表外接法；3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；数不要超过小灯泡的额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；端；5、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应
6、该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。不能画成折线。本讲稿第四页，共五十四页六、误差分析六、误差分析1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的测得的I值比真实值偏大；值比真实值偏大；2、描绘、描绘IU线时作图不准确造成的偶然误差。线时作图不准确造成的偶然误差。七、实验电路图七、实验电路图本讲稿第五页，共五十四页例例1（03上海）、如图所示中的图上海）、如图所示中的图1为某一热敏电阻（电阻值随温为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对
7、温度很敏感）的度的改变而改变，且对温度很敏感）的IU关系曲线图关系曲线图（1）为了通过测量得到图）为了通过测量得到图1所示所示IU关系的完整曲线，在图关系的完整曲线，在图2、图、图3两个电路中应选择的是图两个电路中应选择的是图 ；简要说明理由：；简要说明理由：（电源电动势为（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0100 ）（2）在图）在图4电路中，电源电压恒为电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为，电流表读数为70mA，定，定值电阻值电阻R1250由热敏电阻的由热敏电阻的IU关系曲线可知，热关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为敏电阻两端的电压为 V；电阻；
8、电阻R2的阻值为的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例子：举出一个可以应用热敏电阻的例子：_本讲稿第六页，共五十四页本讲稿第七页，共五十四页 解：解：2；理由：从；理由：从IU图象看，电流与电压均从零图象看，电流与电压均从零值开始，图值开始，图2中的电压可以从中的电压可以从0调到所需的电压，调节调到所需的电压，调节范围较大（或图范围较大（或图3中不能测量中不能测量0值附近的数据）值附近的数据）.5.2；111.8（111.6112.0均可为正确）。分析与计算：均可为正确）。分析与计算：R1支路电流为支路电流为I1=U/R1=36mA,R2支路电流为支路电流为34mA，在在IU曲线上，曲线上，3
9、4mA对应的电压大约为对应的电压大约为5.2V；热敏；热敏电阻电阻Rt=5.2/0.034=152.9,Rt+R2=9/0.034=264.7，所以，所以R2 111.8.热敏温度计（提出其它实例，只要合理就给分）热敏温度计（提出其它实例，只要合理就给分）本讲稿第八页，共五十四页例例2、为了测定和描绘、为了测定和描绘“220 40”白炽电灯灯丝的伏安特白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈耦变压器，它只有一组线圈，绕在闭合的环形铁心上，绕在闭合的环形铁心上，输入端接在交流电源的火线与零线间
10、，输出端有输入端接在交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头一个滑动触头，移动它的位置，就可以使输出电压在，移动它的位置，就可以使输出电压在250之间连续变化，左图画出的是调压变压器的电之间连续变化，左图画出的是调压变压器的电路图符号。实验室内备有交流电压表交流电流表路图符号。实验室内备有交流电压表交流电流表滑动变阻器开关导线等实验器材。滑动变阻器开关导线等实验器材。（1）在左图中完成实验电路图。）在左图中完成实验电路图。（2）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影）说明按你的实验电路图进行测量，如果电表内阻的影响不能忽略，在电压较高段与电压较低段相比较，哪段响不能忽略，在电压较高
11、段与电压较低段相比较，哪段的误差更大？为什么？的误差更大？为什么？（3）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如右图所示，）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如右图所示，试根据图线确定，把两个完全相同的试根据图线确定，把两个完全相同的“220 40”白炽白炽电灯串联在电灯串联在220交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗的总电功率是多大？的总电功率是多大？本讲稿第九页，共五十四页 解：解：如图所示。开关应安在火线一边，否则应适当扣如图所示。开关应安在火线一边，否则应适当扣分。火线与公共端相连的可不扣分。电流表外接与内接分。火线与公共端相连的可不扣分。电流表外接
12、与内接都可以。（本题电源输出电压可调，因此用不着滑动变都可以。（本题电源输出电压可调，因此用不着滑动变阻器）阻器）本讲稿第十页，共五十四页 如果采用电流表外接的，电压较高段误差更大，因为电压越高，如果采用电流表外接的，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接的，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电电流表内接的，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大。阻越小，由于电流表分压造成的误差越大。（3）两个相同电灯串联在）两个相同电灯串联在 电路中，每
13、个灯两端的电压电路中，每个灯两端的电压都是都是110V，在图像上找到电，在图像上找到电压为压为110V时的电流值是时的电流值是0.22A，每一个灯消耗的功率约为，每一个灯消耗的功率约为24W，两灯消耗的总功率为，两灯消耗的总功率为48W。因此答案为。因此答案为48 W1W。本讲稿第十一页，共五十四页 例例3（04上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/A0.12 0.21 0.290.3
14、4 0.38 0.42 0.45 0.470.49 0.50U/V0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00（1）在左下框中画出实验电路图）在左下框中画出实验电路图.可用的器材有：电压表、可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围电流表、滑线变阻器（变化范围010电源、小灯泡、电键、电源、小灯泡、电键、导线若干导线若干.（2）在右图中画出小煤泡的）在右图中画出小煤泡的UI曲线曲线.（3）如果某一电池的电动势是）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是内阻是2.0.问问:将本题中将本题中的灯泡接在该电池两端的灯泡接在该电池两端,小灯泡
15、的实际功率是多少小灯泡的实际功率是多少?（简要写（简要写出求解过程出求解过程;若需作图若需作图,可直接画在第（可直接画在第（2）小题的方格图中）小题的方格图中）本讲稿第十二页，共五十四页解：（解：（1）见下图）见下图;（2）见下图）见下图（3）作出）作出U=EIr图线，可得小灯泡工作电流为图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，安，工作电压为工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率伏，因此小灯泡实际功率为为0.28瓦瓦本讲稿第十三页，共五十四页 例例3的的UI图线及及U=EIr图线本讲稿第十四页，共五十四页例例4、使用如图、使用如图1所示的器材测定所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，小灯泡
16、在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方的关系曲线已知端电压的平方的关系曲线已知小灯泡上标有小灯泡上标有“6V，3W”字样，字样，电源是电源是3个铅蓄电池串联组成的电个铅蓄电池串联组成的电池组池组,滑动变阻器的规格是滑动变阻器的规格是“5 2A”.要求：要求：把图把图1中实物连成实验电路；中实物连成实验电路；图图2的的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由本讲稿第十五页，共五十四页解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，解：变阻器通常用来控制电路中的电流或电压，可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯可以
17、有限流与分压两种接法，根据题意，灯泡电阻约为泡电阻约为R=62/3=12 ，若采用限流，若采用限流，即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值可达可达4V左右，其电压调节，范围约在左右，其电压调节，范围约在4V6V间，显然不宜选取合理数据范围作电功率间，显然不宜选取合理数据范围作电功率与两端电压平方关系图线而采用分压接法与两端电压平方关系图线而采用分压接法则灯泡两端电压变化范围为则灯泡两端电压变化范围为0V6V间，便于间，便于选取数据作相应图线，至于电压表与电流表选取数据作相应图线，至于电压表与电流表采用内接、外接，题目未给表的内阻，但实采用内接、外接，题目未
18、给表的内阻，但实验学生用表在电阻为验学生用表在电阻为10 左右时，内、外接左右时，内、外接表误差差别不大，本题不作要求，连线时应表误差差别不大，本题不作要求，连线时应注意量程选择与表注意量程选择与表“”、“一一”接线柱接接线柱接法，接线如图法，接线如图3本讲稿第十六页，共五十四页图图2中所绘图线，由横、中所绘图线，由横、纵坐标可知为纵坐标可知为 P U2图线，图线，小灯泡在点亮时灯丝温度可小灯泡在点亮时灯丝温度可高达上千摄氏度随电压升高达上千摄氏度随电压升高，灯丝温度升高，相应电高，灯丝温度升高，相应电阻率增大，电阻增大，与相阻率增大，电阻增大，与相应电阻不变时的功率相比要应电阻不变时的功率相
19、比要减少，或者说由减少，或者说由 P=U2/R可可 知，该知，该图线斜率为图线斜率为1/R，随，随P增大，增大，R增大，斜率减小，因此增大，斜率减小，因此D图图可能正确，而可能正确，而B图对应斜率不变、即图对应斜率不变、即R不变的情况，与本不变的情况，与本题实际不符。题实际不符。本讲稿第十七页，共五十四页例4的实物连线图本讲稿第十八页，共五十四页例例5、电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图所示的、电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图所示的电路测定该元件的伏安特性曲线。实验发现当电源反接时，电路电路测定该元件的伏安特性曲线。实验发现当电源反接时，电路中无电流，当正向电压较
20、小时也无电流，记录的部分数据如下表。中无电流，当正向电压较小时也无电流，记录的部分数据如下表。U/V1.41.5 1.71.92.02.12.2 2.3 2.4 2.5 I/mA 00 2.04.012.022.032.0 42.0 52.0 60.0 本讲稿第十九页，共五十四页(1)请根据以上实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这请根据以上实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这个二极管的个二极管的UI图线；图线；(2)若加在该二极管两端的正向电压达到若加在该二极管两端的正向电压达到1.9V后才能正常工作，后才能正常工作，则从图线可以看出这种二极管正常工作前后的导电情则从图线可以看出这种二极管
21、正常工作前后的导电情况有何区别？况有何区别？(3)若电源的电动势为若电源的电动势为6V，内阻不计。当电流表示数为，内阻不计。当电流表示数为12.0mA时时,滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器接入电路的电阻为 _。本讲稿第二十页，共五十四页解：（解：（1）UI图象如图所示；图象如图所示；（2）正常工作前导电性能差（或电阻大），正）正常工作前导电性能差（或电阻大），正常工作后导电性能好（或电阻小）；常工作后导电性能好（或电阻小）；103/3。本讲稿第二十一页，共五十四页例例6、如图如图1的电路中的电路中R1=R2=100，是阻值不随温度而变，是阻值不随温度而变的定值电阻白炽灯泡的定值电阻白炽灯泡
22、L的伏安特性曲线如图的伏安特性曲线如图2所示电所示电源电动势源电动势E=100V,内阻不计内阻不计,求求:当电键当电键K断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率以及灯泡的实际电功率当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及当电键闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率灯泡的实际电功率 本讲稿第二十二页，共五十四页 解：（解：（1）0.60A 24W K断开时，灯泡跟断开时，灯泡跟R1串联，电流串联，电流相等，而且灯泡与相等，而且灯泡与R1的电压之和等于的电压之和等于100V。结合灯泡的伏安特性曲线，灯泡电压为结合灯泡的
23、伏安特性曲线，灯泡电压为40V时，其电流大时，其电流大约是约是0.6A，R1分压分压60V，且为定值电阻，所以电流也为，且为定值电阻，所以电流也为0.6A。（2）0.46A 12.4WK闭合后，灯泡与闭合后，灯泡与R2并联，分压一定并联，分压一定小于小于40V；当当UL=30V时时,IL=0.50A,通过通过R1的电流为的电流为0.80A，R1分压分压80V，则总电压等于，则总电压等于110V;当当UL=25V时时,IL大约大约0.45A,则总电流为则总电流为0.70A,总电压为总电压为95V100V;所以所以,取取UL=27V,则则IL大约大约0.46A,则总电流则总电流I=0.46+0.2
24、7=0.73A,R1分压分压73V,总电压恰好总电压恰好100V。灯泡消耗电功率。灯泡消耗电功率PL=ULIL=0.46 27 W=12.4W本讲稿第二十三页，共五十四页 八、课后练习八、课后练习1、某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组、某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组U和和I的数据：求：的数据：求：在图上画出在图上画出IU图线。图线。从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 ；这表明导体的电阻随温度升高而；这表明导体的电阻随温度升高而 。编号 12345678U/V0.20 0.601.001.40
25、1.80 2.20 2.603.00 I/A0.0200.0600.1000.140 0.170 0.190 0.200 0.205发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光本讲稿第二十四页，共五十四页 在图上画出在图上画出IU图线。图线。从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是化情况是 ；这表明导体的电阻随温度升高而；这表明导体的电阻随温度升高而 。解：解：IU图线如图图线如图2所示。所示。先不变，后逐渐增大；先不变，后逐渐增大；增大。增大。本讲稿第二十五页，共五十四页2、两盏额定电压均为、两盏额定电压均为220的白炽灯的白炽灯A、
26、B的伏安的伏安特性曲线如图所示，试特性曲线如图所示，试求：求：（）两盏灯正常发光时的（）两盏灯正常发光时的电阻；电阻；（）将它们并联后接在（）将它们并联后接在110V的电源上时通过两的电源上时通过两灯的电流；灯的电流；（）将它们串联后接在（）将它们串联后接在220V的电源上时两灯的的电源上时两灯的实际功率分别是多少？实际功率分别是多少？本讲稿第二十六页，共五十四页 解：解：U=220V时，时，IA=0.27A，RA=815 ;IB=0.18A，RB=1222。图象横坐标为图象横坐标为110V，对应的纵坐值，对应的纵坐值IA=0.215A；IB=0.125A 串联后电压之和为串联后电压之和为22
27、0V，利用电流强度相等，利用电流强度相等，寻找在相同纵坐标情况下，两电压之和为寻找在相同纵坐标情况下，两电压之和为220V时时两曲线的横坐标值。当两曲线的横坐标值。当I=0.15A时，时，UA=70V，UB=145V；取取I=0.152A 时，时，UA=72V,UB=148V。PA=11W；PB=22.5W。本讲稿第二十七页，共五十四页3一个小灯泡的额定电压为一个小灯泡的额定电压为6.3V，额定电流，额定电流约为约为0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的伏安特性曲线，实验电路图所示。灯泡的伏安特性曲线，实验电路图所示。电源电源E1：电动势为：电动势为8.0V
28、，内阻不计；，内阻不计；电源电源E2：电动势为：电动势为12.0V，内阻不计；，内阻不计；电压表电压表V：量程为：量程为010V，内阻约为，内阻约为10k 电流表电流表A1：量程为：量程为03A，内阻约为，内阻约为0.1;电流表电流表A2：量程为：量程为0300mA，内阻约为，内阻约为1；滑动变阻器滑动变阻器R：最大阻值：最大阻值10，额定电流，额定电流1.0A；本讲稿第二十八页，共五十四页 开关开关S，导线若干。，导线若干。依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路。依照实验电路图将图中的实物图连接成实验电路。实验中电源应该选用实验中电源应该选用 ；电流表应该选用；电流表应该选用 。实验测出
29、的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线。绘出该小灯泡的伏安特性曲线。本讲稿第二十九页，共五十四页U/V00.5 0.8 1.0 1.21.5 2.0 I/A00.05 0.080.10 0.12 0.14 0.16 U/V2.5 3.0 4.05.06.0 6.3I/A0.18 0.20 0.23 0.250.27 0.27 解：解：实验原理和实验原理和实和连线如图所示。实和连线如图所示。E1、A2 IU曲线如图所曲线如图所示。示。本讲稿第三十页，共五十四页4、一般情况下、一般情况下,金属导体的电阻
30、会随着温度改变而改变金属导体的电阻会随着温度改变而改变.某同学为研究一小灯泡灯丝电阻与温度的关系某同学为研究一小灯泡灯丝电阻与温度的关系,设计并设计并完成了有关的实验。实验中用到了下列器材：待测小完成了有关的实验。实验中用到了下列器材：待测小灯泡、灯泡、15v直流稳压电源、滑动变阻器（最大阻值为直流稳压电源、滑动变阻器（最大阻值为30、最大允许电流为、最大允许电流为1.0A）电压表（量程）电压表（量程0-15V,内内阻约阻约15k）、电流表（量程）、电流表（量程0-0.6A,内阻约内阻约0.13）、）、开关一只及导线若干开关一只及导线若干,实验中调节滑动变阻器实验中调节滑动变阻器,小灯泡小灯泡
31、两端的电压可从两端的电压可从0V至额定电压范围内变化至额定电压范围内变化,从而测出从而测出小灯泡在不同电压下的电流，得到了下表中的实验数小灯泡在不同电压下的电流，得到了下表中的实验数据：据：U/V00.751.381.802.303.2 4.3 I/A00.040.070.090.120.15 0.18 U/V5.0 6.1 7.2 8.3 10.3 12.0 I/A0.19 0.21 0.22 0.23 0.25 0.26 本讲稿第三十一页，共五十四页请在右边框内画出为完成上述实验而设计的合理的电路图。请在右边框内画出为完成上述实验而设计的合理的电路图。通过所测的数据可知，小灯泡的电阻随其两
32、端所加通过所测的数据可知，小灯泡的电阻随其两端所加电压的升高而电压的升高而_（选填（选填“增大增大”、“保持不变保持不变”或或“减小减小”）。从而得到了灯丝电阻随温度变化的规律。）。从而得到了灯丝电阻随温度变化的规律。该小灯泡正常工作时的电阻值约为该小灯泡正常工作时的电阻值约为_。（保留。（保留2位位有效数字）有效数字）（答案：（答案：图略图略 增大增大 46）本讲稿第三十二页，共五十四页5、某同学选用一只标有、某同学选用一只标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，用电流表和电压表的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻计
33、算出它在不同电压下的实际电阻值。根据实验数据画出的值。根据实验数据画出的I-U图象如右图象如右.从图象看出从图象看出,电压越高，电压越高，对应的实际电阻值越对应的实际电阻值越_，这说明灯丝材料的电阻率随温度，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而的升高而_。若实验室提供的器材是：电动势为若实验室提供的器材是：电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池；量程，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A的直流电流表；量程的直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值的直流电压表；最大阻值10的滑动变阻器；一只电键的滑动变阻器；一只电键和若干导线。和若干导线。请画出正确的实验电路图；请画出正确的实验电路图
34、；并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。的位置。本讲稿第三十三页，共五十四页解：解：曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两所以
35、应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应，电压表量程应选用选用3V（快要超过（快要超过3V时再改用时再改用15V量程），滑动变阻量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。电路略。路略。本讲稿第三十四页，共五十四页6(15分分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件热敏电阻是传感电路中常用的电子元件.现用现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性
36、曲线，要伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值已知常温下待测热敏电阻的阻值约约45.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内杯内有一定量的冷水有一定量的冷水,其它备用的仪表和器具有其它备用的仪表和器具有:盛有热水盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约直流电流表（内阻约1）、直流电压表（内阻约）、直流电压表（内阻约5k）、）、滑动变阻器（滑动变阻器（020）、开关、导线若干。）、开关、导线若干。在图在图
37、1中的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽中的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。可能小。根据电路图根据电路图,在图在图2中的实物之间连线。中的实物之间连线。简要写出完成接线后的主要实验步骤。简要写出完成接线后的主要实验步骤。本讲稿第三十五页，共五十四页解：（解：（1）如图）如图3(2)如图如图4所示。所示。(3):往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值；计值；调节滑动变阻器调节滑动变阻器,快速测出电流表和电压表的值；快速测出电流表和电压表的值；重复重复，测量不同温度下的数据；，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特
38、性曲线。绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。本讲稿第三十六页，共五十四页例例6的原理电路图及实物连线图的原理电路图及实物连线图本讲稿第三十七页，共五十四页7、为了研究、为了研究“3.8V,0.3A”小灯泡的电阻随电流变化小灯泡的电阻随电流变化的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的规律，某同学测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系的电流的关系.实验室可以提供的器材如下：实验室可以提供的器材如下：直流电源直流电源E（电动势约（电动势约4V，内阻可不计）；，内阻可不计）；电流表电流表A（量程为（量程为00.6A，内阻约，内阻约0.5）；）；电压表电压表V（量程为（量程为05V，内
39、阻约，内阻约20k）；）；滑动变阻器滑动变阻器R1（阻值（阻值010，额定电流，额定电流2A）；）；滑动变阻器滑动变阻器R2（阻值（阻值0200，额定电流，额定电流1.5A）电键电键S及导线若干。及导线若干。实验测得的数据记录在下表中：实验测得的数据记录在下表中：U/V0 0.30 1.001.702.403.103.80I/A00.074 0.210 0.210 0.250 0.2840.300本讲稿第三十八页，共五十四页（1）请在坐标纸上）请在坐标纸上画出小灯泡的画出小灯泡的UI图线。图线。（2）应选择的滑）应选择的滑动变阻器为（填动变阻器为（填写仪器符号）：写仪器符号）：。（3）根据以上
40、条件在虚线框中画出符合要求的实验电）根据以上条件在虚线框中画出符合要求的实验电路图，并在图中标出器材的符号。路图，并在图中标出器材的符号。（4）试求：电压为）试求：电压为1.50V和和2.80V时小灯泡的电阻值并时小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因。（结果保留说明它们大小不同的原因。（结果保留2位有效数字。）位有效数字。）本讲稿第三十九页，共五十四页本讲稿第四十页，共五十四页本讲稿第四十一页，共五十四页解答：（解答：（1）如图）如图a：（坐标选取合适；描点正确；：（坐标选取合适；描点正确；将各点连成光滑曲线）将各点连成光滑曲线）（2）R1（3）如图）如图b：（分压电路；电流表外接）：（分压
41、电路；电流表外接）（4）由图可知：）由图可知：U1=1.50V时，时，I1=0.200A；U2=2.80V时，时，I2=0.275A，得：得：RL1=U1/I1=7.5.RL2=U2/I2=10 由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导致灯丝电由于小灯泡两端的电压升高时，灯丝的温度升高，导致灯丝电阻变大。所以有：阻变大。所以有：RL2RL1 本讲稿第四十二页，共五十四页8在现代电子线路中，各种电子元件在电路中起着各种在现代电子线路中，各种电子元件在电路中起着各种不同的作用，如二极管能起单向导电作用现有不同的作用，如二极管能起单向导电作用现有A、B两种电子元件的电压两种电子元件的电压电流关
42、系如图电流关系如图(a)、(b)所示，问：所示，问：(1)通过对图通过对图(a)、(b)伏安特性曲线的分析，能推测出这两种伏安特性曲线的分析，能推测出这两种电子元件在电路中所起到的作用电子元件在电路中所起到的作用 各是什么各是什么?本讲稿第四十三页，共五十四页(2)某水质分析仪器上的小某水质分析仪器上的小灯，要求在电源输出电压灯，要求在电源输出电压发生较大变化时，通过小发生较大变化时，通过小灯的电流能基本保持不变，灯的电流能基本保持不变，请在方框中用指定的符号请在方框中用指定的符号画出满足要求的电路图画出满足要求的电路图 解答解答:(1）电子元件）电子元件A在电路中能起到恒流作用（即在电压有在
43、电路中能起到恒流作用（即在电压有较大变化时，通过电路的电流几乎保持不变）；电子元件较大变化时，通过电路的电流几乎保持不变）；电子元件B在在电路中能起到恒压作用（即在电流有较大变化时，元件电路中能起到恒压作用（即在电流有较大变化时，元件B两端两端的电压几乎保持不变）。的电压几乎保持不变）。说明：答元件说明：答元件B能起开关、放大作用也视为正确。能起开关、放大作用也视为正确。（2）以下三种电路均可。）以下三种电路均可。本讲稿第四十四页，共五十四页第第8题供参考的三个电路图题供参考的三个电路图本讲稿第四十五页，共五十四页9发光二极管是目前很多电发光二极管是目前很多电器的指示灯用的电子元件器的指示灯用
44、的电子元件,在在电路中的符号是电路中的符号是 ,只有电流只有电流从标有从标有“+”号的一端输入，从号的一端输入，从标有标有“”号的一端流出时号的一端流出时,它它才可能发光，这时可将它视为才可能发光，这时可将它视为一个纯电阻一个纯电阻.某厂家提供的某种某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示。曲线如图所示。若该型号的发光二极管的正常工作电压为若该型号的发光二极管的正常工作电压为2.0V，现用电动势，现用电动势为为12V，内阻可以忽略不计的直流电源供电，为使该二极管正，内阻可以忽略不计的直流电源供电，为使该二极管正常工作，需要在电源和二极管之间常工作，需要在
45、电源和二极管之间_（填（填“串联串联”或或“并联并联”）一只阻值为）一只阻值为_的定值电阻的定值电阻本讲稿第四十六页，共五十四页 已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为56mA，试验证这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否，试验证这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致如图所示，可选用的器材有：一致如图所示，可选用的器材有：A直流电源，电动势直流电源，电动势4.5V，内阻可忽略不计；，内阻可忽略不计；B0-50的滑动变阻器一只；的滑动变阻器一只；C量程量程15V，内阻约，内阻约50k的电压表一只；的电压表一只；D量量程程5V，内阻约，内阻
46、约20k的电压表一只；的电压表一只；E量程量程3mA，内阻约，内阻约10的电流表一只；的电流表一只；F量量程程100mA，内阻约，内阻约50的电流表一只；的电流表一只；G待测发光二极管一只；待测发光二极管一只；H导线、电键等为准确、方便地进行检测，导线、电键等为准确、方便地进行检测，本讲稿第四十七页，共五十四页电压表应该选用电压表应该选用_，电流表应该选用，电流表应该选用_（填字（填字母符号）母符号）若采用的实验电路图如图所示试用笔画线代替导若采用的实验电路图如图所示试用笔画线代替导线将如图所示实物连接成实验电路线将如图所示实物连接成实验电路本讲稿第四十八页，共五十四页解：解：二极管的符号见图
47、二极管的符号见图2;二极管正常工作时电压二极管正常工作时电压UD=2V,工作电流为工作电流为20mA,电源电动势电源电动势E=12V,需串联一个阻值为需串联一个阻值为R=U/I=500 的定值电阻。的定值电阻。电压表选电压表选D，电流表选，电流表选F。实物连线如图实物连线如图4。本讲稿第四十九页，共五十四页10、电源的输出功率、电源的输出功率P跟外电路的电阻跟外电路的电阻R有关有关.图图222是研究它是研究它们关系的实验电路们关系的实验电路.为了便于进行实验和保护蓄电池为了便于进行实验和保护蓄电池E，给蓄，给蓄电池串联了一个定值电阻电池串联了一个定值电阻R0,把它们一起看作电源（图中把它们一起
48、看作电源（图中虚线框内部分）虚线框内部分）,电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻电阻R0之和之和.在图在图1中给出了实验所用的器材中给出了实验所用的器材,请按照图请按照图2的电的电路将仪器连接成实验电路路将仪器连接成实验电路.（电压表选（电压表选3V量程量程,电流表选电流表选0.6A量程）量程）.某同学在实验时测出了某同学在实验时测出了9组电流、电压的值。根据组电流、电压的值。根据U/I算出了算出了相应的外电阻相应的外电阻R0。根据。根据UI算出了相应算出了相应的输出的输出功率功率P。在。在图图3的直角坐标系中描出了相应的的直角坐标系中描出了相应的9个点
49、。请你个点。请你在图中画出在图中画出PR关系图线。根据图线可以得出关系图线。根据图线可以得出电源输出功率的最大值电源输出功率的最大值Pm=，对应的外电，对应的外电阻阻R=。本讲稿第五十页，共五十四页本讲稿第五十一页，共五十四页本讲稿第五十二页，共五十四页解解:（1）1.5560.002（2）实物连线）实物连线;从从9组组数据中可得最大电压数据中可得最大电压为为U=3.0V，所，所以电压表的量程选以电压表的量程选0 3V 用用I=检验，电流不超过检验，电流不超过0.60A，所以，电流表量程选，所以，电流表量程选00.6A。描描PR关系图线得出关系图线得出Pm=（0.8000.005）W，没有单位
50、不，没有单位不给分。得出给分。得出R=（5.00.4），没有单位不给分。，没有单位不给分。本讲稿第五十三页，共五十四页11、如右图所示，是某一半导、如右图所示，是某一半导体器件的体器件的U-I图。图。从图中可看出，当电流超过从图中可看出，当电流超过某一数值后，其电阻迅速某一数值后，其电阻迅速_(填增大或减小填增大或减小)。将该器件与标有将该器件与标有“8V,16W”的用电器串联后，接入电动势的用电器串联后，接入电动势为为10V的直流电源的直流电源 两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的电压是两端，用电器恰能正常工作。则此时该半导体器件两端的电压是_V,该直流电源的内阻是该直流电源的