测量小灯泡伏安特性曲线

实验一：测量小灯泡的伏安特性曲线一、实验原理根据伏安法测电阻，测出多组U-I值，然后做出U-I图像。

线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率是线性元件的电阻；非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线。

二、实验的考察层次层次1：仪器的读数（电压表和电流表的读数）层次2：实验电路图。

滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法。

层次3：仪器的选择：滑动变阻器选小电阻。

层次4：数据处理。

设计坐标，做U-I图像，或者I-U图像，计算电阻。

层次5：电表量程不够时需要改装电表（改装电压表所需的电阻与电压表内阻几乎相当，改装电流表所需的电阻与电流表内阻几乎相当）【2016 天津与2012 四川相似度很高】三、高考题呈现的特点1.主要考察了电路图的分压接法电路图及实物图的连接。

2.仪器的选择问题，滑动变阻器的选择【电压表根据小灯泡的额定电压选择，电流表根据小灯泡的额定电流选择，滑动变阻器选小电阻】3.内外接法的误差分析4.根据测出的数据做U-I图像（注意图像都是曲线）【典型立体剖析】考点1：实验原理和仪器选择★★[例1]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A．小灯泡：规格为“3.8 V0.3 A”B．电流表：量程0～0.6 A，内阻约为0.5 ΩC．电流表：量程0～3 A，内阻约为0.1 ΩD．电压表：量程0～5 V，内阻约为5 kΩE．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 AF．电池组：电动势6 V，内阻约为1 ΩG．开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8 V且能方便地进行调节，因此电流表应选________．(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将如图所示的器材连成实物电路．答案(1)B(2)见解读图解读(1)因小灯泡的额定电流为0.3 A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选B.(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物电路如图乙所示．★★[例2]有一个小灯泡标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)．(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．解读因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用如图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．答案(1)描绘小灯泡的I—U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E (3)如下图所示．考点2：数据处理及误差分析★★★【例3】图中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材．（1）根据实验原理，用笔画线代替导线，将图1中的实验电路图连接完整．（2）开关S闭合之前，图1中滑动变阻器的滑片应该置于_____端．（选填“A端”、“B端”或“AB中间”）（3）实验中测得有关数据如下表：根据表中的实验数据，在图2中画出小灯泡的I-U特性曲线．【说明】：1.实验原理图2.数据描点，画图★★【例4】用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡标有“6 V 3 W”的字样，铅蓄电池的电动势为8 V，滑动变阻器有两种规格：R1标有“5 Ω2 A”，R2标有“100 Ω20 mA”．各电表的量程如图甲所示．测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据．(1)滑动变阻器应选用__________；分压接法选小电阻(2)用笔画线代替导线，把图甲中的实物连成实验电路(有部分连线已接好)；(3)测量时电压表示数如图乙所示，则U＝________ V；(4)某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的I－U图像．分析图像不是直线的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案(1)R1(2)实验电路如图所示(3)4.0(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大解读(1)由于电压要从零开始调节，所以滑动变阻器应采用分压式接法，如果选用R2，滑动变阻器中的电流会超过20 mA，故选R1.(2)实验电路中电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法．(4)小灯泡两端的电压逐渐增大时，灯丝温度升高，灯丝的电阻(或电阻率)变大．【高考题赏析】1.★【2009 天津 3 6】为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图甲所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。

《测绘小灯泡的伏安特性曲线》xx年xx月xx日CATALOGUE目录•实验目的•实验原理•实验器材•实验步骤•实验结果与分析•实验结论与展望01实验目的灯泡的伏安特性曲线是用来描述灯泡的电流和电压之间的关系曲线。

通过本实验，可以深入理解灯泡的伏安特性及其与电路参数之间的关系。

灯泡的伏安特性曲线可以反映灯泡在不同电压下的亮度、功率和电阻等性质，对于优化灯泡的使用和设计具有重要意义。

了解灯泡的伏安特性通过本实验，可以学习并掌握基本的测绘方法，包括如何使用仪表、如何读数、如何记录数据等。

通过测绘实践，可以加深对理论知识的理解和掌握，提高解决实际问题的能力。

掌握测绘的基本方法本实验涉及到的实验操作包括电源的接入、电阻的测量、灯泡的更换等，通过这些操作可以提高实验操作能力和技能。

在实验过程中，需要认真观察、记录和分析数据，这有助于培养科学思维和实验能力。

提高实验操作能力02实验原理描述导体或半导体元件的电压与电流关系的曲线。

伏安特性曲线的概念伏安特性曲线伏安特性曲线为直线，电阻保持恒定。

线性元件伏安特性曲线为曲线，电阻随电压改变。

非线性元件灯泡电阻随灯泡两端电压的增加而增加。

灯泡伏安特性曲线描述小灯泡两端电压与通过其电流的关系。

灯泡发光效率随电压增加而提高，但电压过高会损坏灯泡。

灯泡的伏安特性曲线1测绘的基本原理23伏安表、电源、滑动变阻器、开关、小灯泡等。

测绘仪器连接电路图，调整滑动变阻器滑片，控制小灯泡两端电压，记录伏安表的示数。

测绘步骤根据测绘数据绘制伏安特性曲线，分析曲线特征。

数据处理03实验器材小灯泡小灯泡的额定电压通常为2.5V、3V、4.5V、5V等。

额定电压额定功率灯丝材料发光颜色小灯泡的额定功率通常为0.25W、0.3W、0.5W、0.75W等。

小灯泡的灯丝通常由钨丝或其它金属制成。

小灯泡的发光颜色通常为白色、黄色、蓝色等。

类型电压范围电流本实验所用的电源电压范围为0-6V。

本实验所用的电源电流为0-2A。

绝密★启用前实验1：测绘小灯泡的伏安特性曲线规律总结：1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较上电压的RE2. 两种接法的适用条件(1)限流式接法：测量范围小，或者待测用电器阻值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．(2)分压式接法：测量范围大，或者待测用电器的电阻比滑动变阻器的总电阻要大．3.电流表的外接法和内接法的比较由于电压表、电流表并非理想电表，所以实验中要考虑电表的内阻。

大内偏大：测量大电阻用内接法，测量值比真实值偏大小外偏小：测量小电阻用外接法，测量值比真实值偏小本实验由于电压表的阻值比灯泡的阻值大得多，经过电压表的电流比灯泡的电流小得多，因此电流表的读数几乎接近经过灯泡的电流，所以本实验要用电流表的外接法。

一、单选题(共2小题,每小题5.0分,共10分)1.要描绘一个小灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下a．小灯泡，型号为“3 V，0.6 A”b．电流表（0~0.6 A，内阻约1 Ω）c．电压表（0~3 V，内阻约3 kΩ）d．直流电源（4 V，内阻不计）e．滑动变阻器（0~15 Ω）f．电键要求灯泡两端的电压从0开始连续调节，下列四个电路图应选哪一个？（）A．B．C．D．2.(多选)如图所示，甲、乙两图分别为测量灯泡电阻R的电路图，下列说法正确的是()A．甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法B．甲中R测>R真，乙中R测<R真C．甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，就使R≪R V，故此法测较小电阻好D．乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫R A，故此法测较大电阻好二、多选题(共2小题,每小题5.0分,共10分)3.（多选）实验中可以利用滑动变阻器来改变用电器R L两端的电压，可以有图中（a）、（b）两种电路.用R0表示滑动变阻器的全部阻值，选择哪个电路更合适，以下叙述中正确的是（）A．若R0约为4R L，则采用电路（a）比较合适B．若R0约为4R L，则采用电路（b）比较合适C．若R0远小于R L，则采用电路（a）比较合适D．若R0远小于R L，则采用电路（b）比较合适4.(多选)如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是()A．Rx的测量值比真实值大B．Rx的测量值比真实值小C．Rx的真实值为99.8 ΩD．Rx的真实值为100.2 Ω分卷II三、实验题(共2小题,每小题10.0分,共20分)5.一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”字样．现用图示的器材测量该小灯泡的伏安特性曲线，(滑动变阻器最大阻值为10 Ω；电源电动势为6 V，内阻为1 Ω；电流表内阻为1 Ω，电压表的内阻为10 kΩ)．(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用__________(选填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器的连接方式应采用________(选填“分压式”或“限流式”)；(2)用笔画线当导线，根据设计的电路图将实物图连成完整的电路(图中有三根导线已经接好)．6.有一个额定电压为3.8 V，额定功率约为1 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这只灯泡的伏安特性图线，有下列器材可供选用：A．电压表V1(0～6 V，内阻约为5 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，内阻约为30 kΩ)C．电流表A1(0～3 A，内阻约为0.1 Ω)D．电流表A2(0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(10 Ω，5 A)F．滑动变阻器R2(200 Ω，0.5 A)G．蓄电池(电动势6 V，内阻不计)H．开关、导线（1）实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）(2) 实验中，电压表选，电流表选，滑动变阻器选．(请填写选项前对应的字母)(3) 测得该灯泡的伏安特性曲线如图所示，由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为Ω(结果保留两位有效数字)；随着电压增大，温度升高，小灯泡的电阻．（填“增大”，“减小”或“不变”）(4)若将此灯泡与电动势12 V、内阻为1 Ω的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为Ω的电阻．(结果保留两位有效数字)答案解析1.【答案】A【解析】描绘小灯泡的伏安特性曲线，用电压表测出灯泡电压，用电流表测通过灯泡的电流，滑动变阻器采用分压接法，因灯泡内阻为：，故灯泡内阻接近电流表内阻，故电流表采用外接法，故A正确，B、C、D错误.2.【答案】ACD【解析】甲图的接法叫电流表外接法，乙图的接法叫电流表内接法A正确；甲图实际测量值为灯泡和电压表并联之后的阻值，所以R测<R真，而乙图实际测量值为灯泡和电流表串联之后的值，所以R测>R真所以B错误；甲电路是由于电压表分流导致的实验误差，所以当R≪R V时，电压表分流较小，故此电路适合测量小电阻．反之则是乙图．所以C、D正确.3.【答案】AD【解析】若约为，根据串联电路分压规律可知，采用限流式接法，滑动变阻器调压范围大，故采用电路（a）比较合适，A正确，B错误；若远小于时，滑动变阻器采用分压式接法调压范围大，则采用电路（b）比较合适，故C错误，D正确．4.【答案】AC【解析】因为电流表和Rx直接串联，所以电流表读数I′等于流过Rx的真实电流I，电压表并联在电流表和串联电路的两端，故电压表读数U′大于Rx两端的真实电压U，所以Rx的测量值Rx′＝大于真实值Rx＝Rx，故A对．Rx的真实值为：Rx＝＝＝Ω＝99.8 Ω，故C对．5.【答案】(1) 外接分压式(2)如图：【解析】(1)对灯泡由R＝＝15 Ω，满足电压表内阻远大于小灯泡电阻，所以电流表应采用外接法；测量该小灯泡的伏安特性曲线，电压要从零开始，所以滑动变阻器的连接方式应采用分压式．(2)连接时导线不能交叉，并注意电流表应采用外接法，滑动变阻器的连接方式应采用分压式，如图所示：6.【答案】（1）B （2）ADE（3）16 Ω 增大（4）34【解析】（1）为描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，故应选E；灯泡额定电压为3.8 V，电压表应选择A，灯泡额定电流为：，电流表选择D，灯泡正常发光时的电阻：，电流表内阻为：，电压表内阻为，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实验电路应选择图B所示电路；（2）由（1）分析可知，电压表选择A，电流表选择D，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器选择E；（3）由图示图象可知，随增大，增大，实际功率增大，灯泡温度升高，电压与电流表的比值增大，灯泡电阻增大；由图示图象可知，电压：时，电流，此时灯泡电阻：；（4）灯泡正常发光时，串联电阻两端电压，串联电阻阻值.。

高中物理电学实验三维仿真（测量小灯泡的伏安特性曲线）电路原理：
根据欧姆定律 $U=IR$，通过小灯泡的电流与电压的关系绘制伏
安特性曲线。

实验设备：
小灯泡、直流电源、电流表、电压表、多用电表。

实验步骤：
1. 搭建实验电路，将小灯泡串联在直流电源上，电流表并连于
小灯泡与电源之间，电压表并联于小灯泡两端。

2. 开启直流电源，调节电压大小，并逐步增加电压值记录电流
与电压值。

3. 利用记录的电流值和电压值绘制出小灯泡的伏安特性曲线。

4. 测量记录数据，包括电流和电压值，并计算小灯泡的电阻值。

三维仿真步骤：
1. 打开电路仿真软件，选择元器件工具栏，选取小灯泡、直流
电源、电流表和电压表。

2. 将小灯泡、直流电源、电流表和电压表依次拖拽至画布中，
并按照实验步骤连接好相应的导线。

3. 在仿真软件中调节直流电源的电压大小，并逐渐增加电压值
记录电流和电压值。

4. 利用仿真软件自带的绘图工具绘制小灯泡的伏安特性曲线。

5. 在仿真软件中查看并记录数据，包括电流值、电压值和电阻值。

注意事项：
1. 在测量小灯泡的伏安特性曲线时，应逐渐加大电压值，避免因电流过大而导致小灯泡烧坏。

2. 在进行三维仿真时，应注意元器件的大小和连接方式，避免出现连接错误导致仿真结果不准确。

一、测绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验原理(1)测多组小灯泡的U 、I ，并绘出I －U 图象； (2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．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．3．实验步骤(1)画出电路图(如图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路． (3)测量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U 和电流值I ，并将测量数据填入自己设计的表格中． (4)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．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．4．实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便． (2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6 A. ②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流． ③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值． ④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．5．规律方法总结1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节围RER＋R0≤U≤E 0≤U≤E负载R上电流的调节围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2.(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(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)．(2)分压式接法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)．3．注意事项(1)电流表外接法：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)滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包括零在的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法．(3)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．(2)测量时读数带来误差．(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.例1 某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0 V 0.7 A”；电流表A1，量程3 A，阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，阻r V＝9 kΩ；标准电阻R1，阻值1 Ω；标准电阻R2，阻值3 kΩ；滑动变阻器R，阻值围0～10 Ω；学生电源E，电动势6 V，阻不计；开关S及导线若干．①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.甲 乙图1②乙同学又设计了如图2所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________ V.图2 图3③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你 在乙同学的基础上利用所供器材，在图3所示的虚线框补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号． 答案 ①5 ②4 ③见解析图解析 ①电压表的示数U ＝2.30 V ，所以灯泡L 的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5 Ω.②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3 V 时，R 2两端的电压U 2＝U V r V R 2＝39 000×3 000 V ＝1 V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1) V ＝4 V.③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变为4.0 V ，电流表的量程应变为0.7 A ，因此将电压表V 与标准电阻R 2串联改装成量程为4.0 V 的电压表，将电流表A 2与标准电阻R 1并联改装成量程为0.6 A ＋0.6×0.21 A ＝0.72 A 的电流表．故虚线框实验电路如图所示．例2 物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75 W ，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75 V＝1.22 V．他们怀疑所得电压值不准确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的U－I图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3 V，阻约3 kΩ)B．电流表A1(量程150 mA，阻约2 Ω)C．电流表A2(量程500 mA，阻约0.6 Ω)D．滑动变阻器R1(0～20 Ω)E．滑动变阻器R2(0～100 Ω)F．电源E(电动势4.0 V，阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75 W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23 V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.次数1234567U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70I/mA80155195227255279310图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于 1.23 V，其原因是________________________________________________________________________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600 mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要测量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75 W，再结合图象可知U额＝2.5 V；大于1.23 V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)二、U—I图象的物理意义及其应用用图象表示物理规律具有直观、形象、简便、具体等显著优点，运用图象分析讨论某些物理问题不仅可以避免公式法繁锁的数字计算，而且可以对物理概念和物理规律理解更加深刻。

实验目的：1．学习简单的电路连接2．掌握用伏安法测量电阻的基本法及其误差分析。

3．测定非线形带内阻的伏安特性。

实验原理：当一个电子元件接入电路构成闭合回路，其两端的电压与通过它的电流的比值即为该条件下电子组件的电阻。

若电子元件两端的电压与通过它的电流成固定的正比例，则其伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件；而当电子元件两端的电压与通过它的电流不成固定的正比例时，其伏安特性曲线是一条曲线，这类元件称为非线性元件。

一般金属导体的电阻是线性电阻，其伏安特性曲线是一条直线。

电阻是电子元件的重要特性，在电学实验中我们经常要测量其大小。

在要求不是很精确的条件下，我们可以采用伏安法测电阻，即测出被测元件两端的电压U 和通过它的电流I，然后运用欧姆定律R=U/I,,即可求得被测元件的电阻R。

同时，我们也可以运用作图法，作出其伏安特性曲线，从曲线上求得电阻的阻值。

伏安特性曲线是直线的电阻称为线性电阻，否则则为非线性电阻。

非线性电阻的阻值是不确定的，只有通过作图法才能反映其特性。

用伏安法测电阻，原理和操作都很简单，但由于电表有一定的内阻，必然就会给实验带来一定的误差。

所以应采用相应的方法接入电表。

1.电表接法法一：电流表外接法法二：电流表内接法∵I> I X ∵U>U∴R测=U/I A＜R x=U/I X ∴R测=U/I A＜R x=U/I X故此接法用于测量小电阻故此接法用于测量大电阻由于小灯泡的电阻不大，故此采用法一。

2．滑动变阻器的两种接法为使小灯泡的电阻能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压法。

3.电路图由于小灯泡伏安特性时，电流表用外接法，滑动变阻器用分压法，所以电路图为：4．小灯泡的伏安特性根据欧姆定律，R=U/I 。

但由于小灯泡的内阻会随温度的升高而变化，低温灯丝的电阻变化与温度升到较高的电阻变化不一样。

所以 应采用公式：U=KI n两边取自然对数 lnU=lnK+nlnIlnI=－nU nKln ln令y=lnI, x=lnU, B=－nK ln , A=n1 得y=B+Ax可采用最小二乘法。

实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的 测绘小灯泡的伏安特性曲线．二、实验器材 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、开关、坐标纸． 三、实验原理用电流表和电压表测出灯泡在不同电压下的电流，建立U -I 坐标系，描点连成直线或平滑曲线即得到小灯泡的伏安特性曲线．为了尽可能多取些数据点并减小实验误差，应选用电流表外接法，滑动变阻器分压接法电路，因为小灯泡的电阻值较小． 四、实验步骤 1．连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路． 2．测出小灯泡在不同电压下的电流(1)闭合开关S 前，滑动变阻器触头应移到最左端，以使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化；同时，这样做也防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．(2)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. 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.83.画出伏安特性曲线(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． 4．拆除电路，整理仪器． 五、注意事项 1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与0～0.6 A 电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略．(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了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，滑动变阻器触头应移到小灯泡分得电压为零的位置，可以使开关闭合时小灯泡电压能从零开始变化．同时，也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．U / V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 A3．I-U图线在U＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差．4．电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小灯泡，选用电压表的15 V量程，若使用“2.5 V,0.6 A”的小灯泡，则选用电压表的3 V量程．5．保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关．6．误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线．六、误差分析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．2．在坐标纸上描点、作图带来误差．。

描绘小灯泡伏安特性曲线1. 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率。

实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω。

（1）准备使用的实物电路如题10-1图所示。

请将滑动变阻器接入电路的正确位置。

（用笔画线代替导线）（2）现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选_______Ω的定值电阻。

（3）测量结束后，应先断开开关，拆除_______两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。

（4）小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如题10-2图所示。

请指出图象中不恰当的地方。

答案：(1)(见右图) (2)10(3)电池(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.解析：探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小灯泡的电压从零开始逐渐增大，应该设计成分压电路。

电路中的电阻R1为保护电阻，应选10Ω的定值电阻。

测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。

由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，P随U2变化关系不是直线，应该把横坐标的标度取的大一些，图线为向下弯曲的，图线不应画为直线。

2.要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。

已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω):电流表（量程为0~250mA．内阻约5Ω);电压表（量程为0~3V．内限约3kΩ):电键一个、导线若干。

①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。

A.滑动变阻器（最大阻值20Ω, 额定电流1A)B.滑动变阻器（最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)②实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。

③实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。

如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是W。

一、测绘小灯泡的伏安特性曲线宇文皓月1．实验原理(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2．实验器材小灯泡“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．3．实验步调(1)画出电路图(如图甲)．(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路．(3)丈量与记录移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右分歧的电压值U和电流值I，并将丈量数据填入自己设计的表格中．(4)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．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．4．实验器材选取(1)原则：①平安；②精确；③操纵方便．(2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中实际最大电流．干电池中电流一般不允许超出0.6A.②用电器的额定电流不克不及小于通过该用电器的实际最大电流．③电压表或电流表的量程不克不及小于被测电压或电流的最大值．④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操纵来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．5．规律方法总结1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2.(1)限流式接法适合丈量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差未几或比滑动变阻器的总电阻还小)．(2)分压式接法适合丈量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．3．注意事项(1)电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此丈量电路必须采取电流表外接法．(2)滑动变阻器应采取分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包含零在内的电流、电压值，故控制电路必须采取分压式接法．(3)呵护元件平安：为呵护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超出其额定电压．4．误差分析(1)由于电压表不是理想电表，内阻并不是无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．(2)丈量时读数带来误差．(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.例1某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻r V＝9kΩ；尺度电阻R1，阻值1Ω；尺度电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．①甲同学设计了如图1甲所示的电路来进行丈量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图乙所示，此时L的电阻为________Ω.甲乙图1②乙同学又设计了如图2所示的电路来进行丈量，电压表指针指在最大刻度时，加在L 上的电压值是________V.图2图3③学习小组认为要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图3所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．答案①5②4③见解析图解析①电压表的示数U ＝2.30V ，所以灯泡L 的电阻R L ＝U I ＝2.300.46Ω＝5Ω. ②由题图知电压表V 与R 2串联，根据串联分压，当电压表V 的示数为3V 时，R 2两端的电压U 2＝UV rV R 2＝39000×3000V＝1V ，所以灯泡两端的电压U ′＝U V ＋U 2＝(3＋1) V ＝4V.③要想更准确地描绘出L 完整的伏安特性曲线，则电压表的量程应变成4.0V ，电流表的量程应变成0.7A ，因此将电压表V 与尺度电阻R 2串联改装成量程为4.0V 的电压表，将电流表A 2与尺度电阻R 1并联改装成量程为0.6A ＋0.6×0.21A ＝0.72A 的电流表．故虚线框内实验电路如图所示．例2物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡，其标称功率值为0.75W ，额定电压值已模糊不清．他们想测定其额定电压值，于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U＝PR＝2×0.75V＝1.22V．他们怀疑所得电压值禁绝确，于是，再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路，丈量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据丈量数据来绘灯泡的U－I图线，进而分析灯泡的额定电压．A．电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)B．电流表A1(量程150mA，内阻约2Ω)C．电流表A2(量程500mA，内阻约0.6Ω)D．滑动变阻器R1(0～20Ω)E．滑动变阻器R2(0～100Ω)F．电源E(电动势4.0V，内阻不计)G．开关S和导线若干H．待测灯泡L(额定功率0.75W，额定电压未知)(1)在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图，指出上述器材中，电流表选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器选择________(填“R1”或“R2”)．(2)在实验过程中，该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，便立即断开开关，并将所测数据记录在下边表格中.图4(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为________V；这一结果大于1.23V，其原因是_________________________________________________________ _______________．解析(1)根据P＝I2R，估算灯泡的电流大约是600mA，因此电流表应选A2；本实验要描绘出灯泡的U－I图线，需要丈量多组数据，因此滑动变阻器应接成分压式，所以应选阻值较小的R1；小灯泡电阻不大，电流表应外接；(2)如图所示(3)由P＝UI＝0.75W，再结合图象可知U额＝2.5V；大于1.23V的原因是由于灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻．答案(1)电路原理图如图所示A2R1(2)见解析图(3)2.5(2.4～2.6) 灯泡冷态电阻小于正常工作时的电阻(或灯泡电阻随温度升高而变大)二、U—I图象的物理意义及其应用用图象暗示物理规律具有直观、形象、简便、具体等显著优点，运用图象分析讨论某些物理问题不但可以防止公式法繁锁的数字计算，而且可以对物理概念和物理规律理解更加深刻。