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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． 1
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．
3
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
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两种接法的电路图 负载R上电压的调节范围 负载R上电流的调节范围 2.两种接法的适用条件 (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内的电流、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，内阻并非无穷大，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，内阻约为0.1 Ω； 电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω； 电压表V，量程3 V，内阻rV＝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，阻值范围0～10 Ω； 学生电源E，电动势6 V，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.
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0≤U≤E E0≤I≤ RRE≤U≤E R＋R0EE≤I≤ RR＋R0 . .
甲 乙
图1
②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3
③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 ①5 ②4 ③见解析图
U2.30
解析 ①电压表的示数U＝2.30 V，所以灯泡L的电阻RL＝＝ Ω＝5 Ω.
I0.46
②由题图知电压表V与R2串联，根据串联分压，当电压表V的示数为3 V时，R2两端的UV3
电压U2＝R2＝×3 000 V＝1 V，所以灯泡两端的电压U′＝UV＋U2＝(3＋1) V＝4
rV9 000V.
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R2串联改装成量程为4.0 V的电压表，将0.6×0.2
电流表A2与标准电阻R1并联改装成量程为0.6 A＋ A＝0.72 A的电流表．故虚线
1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0.75 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
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测绘小灯泡的伏安特性曲线及U—I图象的物理意义
