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第七章
实验九测绘小灯泡的伏安特性曲线
[实验基础]
[实验目的]
1．测多组小灯泡的U、I的值，并绘出I-U图像。
2．由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。
[实验原理]
1．电路原理如图甲所示，测多组小灯泡的U、I的值，并绘出I-U图像(图乙)。
2．由图线的斜率反映电流与电压的关系，以及温度的影响。
[实验器材]
小灯泡“3.8 V 0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0.6 A～3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、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，按实验原理图连接好实验电路。
2．把滑动变阻器的滑片调节到使小灯泡分得电压为零的一端，接线经检查无误后，闭合开关S。
3．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。
U(V)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I(A)
U(V)
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
3.6
4.0
I(A)
4．拆除电路，整理仪器。
[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系统误差。
2．电流表、电压表的读数带来偶然误差。
3．在坐标纸上描点、作图带来偶然误差。
[注意事项]
1．电路的连接方式：
(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。
(2)滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化。
2．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。
3．I-U图线在U＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。
[演练考法]
1．(2016·10月浙江学考)“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接。小王的连线如图甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误连线是________(填“①”或“②”)；图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是________(填“③”、“④”或“⑤”)。小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到________处(填“A”或“B”)。闭合开关S，此时电压表读数为______ V。缓慢移动滑片C至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________ A。
解析：本实验的电路图如下：
应该采用分压式外接法，所以①、④两根导线有问题。实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拔到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0 V。图乙中电流表的读数为0.32 A(不需要估读)。
答案：1 4 A 0 0.32
2．(2016·4月浙江学考)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。
(1)部分连线的实物图如图甲所示，请完成实物连接图。
(2)某次实验中，当电流表的示数为0.18 A，电压表的指针如图乙所示，则电压为________V，此时小灯泡的功率是________W。
(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图像中的________(填字母)。
解析：(1)小灯泡额定电压为2.5 V，故电压表选择0～3 V的量程；测绘小灯泡的伏安特性曲线时，电压表、电流表需从0开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法；电流表采用外接法。
(2)结合量程可读出电压表的示数为1.50 V，故小灯泡的功率P＝UI＝1.50×0.18 W＝0.27 W。
(3)随着电压的增大，小灯泡的电阻越来越大，故C正确。
答案：(1)如图所示
(2)1.50 0.27 (3)C
