伏安特性曲线的测量实验报告篇一：电路元件伏安特性的测量实验一电路元件伏安特性的测量一、实验目的1．学习测量电阻元件伏安特性的方法；2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法；3．掌握直流稳压电源和直流电压表、直流电流表的使用方法。
二、实验原理在任何时刻，线性电阻元件两端的电压与电流的关系，符合欧姆定律。
任何一个二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系式I＝f来表示，即用I－U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为电阻元件的伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分为两大类：线性电阻和非线性电阻。
线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1-1（a）所示。
该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R决定，其阻值R为常数，与元件两端的电压U和通过该元件的电流I无关；非线性电阻元件的伏安特性曲线不是一条经过坐标原点的直线，其阻值R不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的。
常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性曲线如图1-1（b）、（c）、（d）所示。
在图1-1中，U ＞0的部分为正向特性，U＜0的部分为反向特性。
线性电阻白炽灯丝绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，电阻元件在不同的端电压U作用下，测量出相应的电流I，然后逐点绘制出伏安特性曲线I＝f，根据伏安特性曲线便可计算出电阻元件的阻值。
三、实验设备与器件1.直流稳压电源1 台2.直流电压表1 块3.直流电流表1 块4.万用表 1 块5.白炽灯泡 1 只6. 二极管1 只7.稳压二极管1 只8.电阻元件 2 只四、实验内容1．测定线性电阻的伏安特性按图1-2接线。
调节直流稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢地增加（不得超过10V），在表1-1中记下相应的电压表和电流表的读数。
2将图1-2中的1kΩ线性电阻R换成一只12V，的灯泡，重复1的步骤，在表1-2中记下相应的电压表和电流表的读数。
电阻的伏安曲线
电阻的伏安曲线是指在电阻中的电压与通过电阻的电流之间的关系曲线。
根据欧姆定律，电阻的电压与电流之间存在线性关系，即 V = I×R，其中 V 表示电压，I 表示电流，R 表示电阻值。
因此，电阻的伏安曲线为一条直线。
当电阻值固定时，电压与电流的关系可以用斜率来表示，斜率值即为电阻值。
当电阻值变化时，伏安曲线的斜率也相应改变。
一般来说，在伏安曲线中，电流作为 x 轴、电压作为 y 轴，线性上升。
而对于非线性元件（如二极管、三极管等），其伏安曲线则不是一条直线，而是曲线或者曲线段。
这是因为这些元件的电压与电流之间的关系不再遵循欧姆定律。
课题：探究线性元件与非线性元件的伏安特性曲线【类型】实验探究课，同时体现教师的主导作用【实验设备】PASCO传感器、Datastudio软件、微机及一些相关附件、PPT演示文稿、学生电源、电压表、电流表、定值电阻、食盐水溶液、小灯泡、二极管、滑动变阻器、电键、导线【学生基础】1.知识基础：知道什么是伏安特性曲线，了解线性元件和非线性元件的定义，理解欧姆定律。
2.能力基础：具有使用PASCO传感器的基本技能，具有运用Datastudio软件分析数据的能力，具有从图象中获取信息，分析物理规律的能力。
【教学目的】知识与能力：1.能够根据具体实验选择恰当的实验方案2.会根据伏安特性曲线的走向正确判断元件属于线性元件还是非线性元件3.理解非线性元件伏安特性曲线上工作区的涵义4.了解科学的研究过程，掌握科学的研究方法方法与过程：教师创设情景，提出问题，引导同学们进行实验探究，在探究的过程中渗透科学态度，科学方法。
并用实验验证理论的正确性。
学生们在做实验过程中运用到了控制变量法和类比法。
情感态度与价值观：唯物主义思想，实践是检验真理的唯一标准，体验物理中的简洁美。
同学间的分工与合作的能力。
【教学重点】能够根据伏安特性曲线的走向正确判断元件是线性元件还是非线性元件【教学难点】理解非线性元件伏安特性曲线上工作区的涵义，以及了解科学的研究过程，掌握科学的研究方法【教学过程】（一）课题引入、提出认知目标：探究线性元件与非线性元件的伏安特性曲线通过之前的学习，同学们已经了解了伏安特性曲线的定义及线性元件和非线性元件的概念。
但是同学们还有很多猜想和疑问。
所以我们要进行这节课：探究线性元件与非线性元件的伏安特性曲线。
我们要探究四种元件的伏安特性曲线：定值电阻、食盐水溶液、小灯泡、二极管。
（二）设计实验设计方案你的实验方案是什么？学生讨论。
1、要探究元件的伏安特性曲线，就要测出流过导体的电流和导体两端的电压。
由于待测元件的阻值比较小，与电流表阻值接近，为了减小实验的系统误差，我们应该采用外接法。
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。
