【“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中的若干问题】描绘小灯泡的伏安特性曲线实验

时间：2019-01-30 03:39:41　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文通过对“描绘小灯泡的伏安特性曲线”学生分组实验分析，找出实验中的问题，探索相应的解决办法，以及实验中应该注意的问题。　　关键词：外接法；内接法；分压式电路；伏安特性曲线
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)5(S)-0057-2��
　　“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验是联系初中、高中电学实验的纽带，虽然伏安法测小灯泡的电阻在初中已做过学生实验，但是，通过对学生做这个实验的分析，还是存在不少的问题。见表1
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　　怎样做好“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验，在高中阶段还是显得很重要，该实验不仅是教材新增加的一个好实验，而且为测金属电阻率、电流表改成电压表、测定电源电动势和内阻、多用电表的使用等实验奠定基础。下面，根据教学实践，谈一谈做“描绘小灯泡的伏安特曲线”实验应该注意的若干问题。�
　　
　　1 电流表的选择�
　　
　　（1）量程的选择�
　　实验中，我们一般采用“3.8V，0.3A�”的小灯泡。研究表明“小灯泡在0-3V�范围内变化时，足能反映出小灯泡灯丝电阻的非线性特性。在0-0.1V时基本呈线性；在0.1-0.4V时非线性最明显；在0.4-3.8V时又近似呈线性。根据实验测量要求，电压表量程应选用0-3V档，而电流表则采用0-0.6A档。�
　　
　　（2）电流表的连接�
　　伏安法测电阻时，电流表的连接有两种方法内接法（如图1）与外接法（如图2）。究竟是采用内接法还是外接法？主要是取决于哪一种连接的相对误差小。两种连接方法的比较见表2。
　　还有一种较简单的判别方法，如图3所示。在连接电路时，电压表一端不接，作为自由端先与a点试触，再与b点试触。两次试做比较，若发现电压表的读数相对变化大，而电流表的读数相对变化小，就采用外接法，反之则采用内接法。
　　
　　2 滑动变阻器�
　　
　　(1)连接方法�
　　滑动变阻器的连接方式有两种：限流式（图4）和分压式（图5）。在相同条件下，分压式接法加在负载上的电压调节范围要大。两种连接方法的比较见表3。�
　　
　　（3）滑动变阻器的调节�
　　实验表明：小灯泡在0-0.1V范围内，伏安特性近近线性；在0.1-0.4V范围内，伏安特性表现为非线性；在0.4-3V�范围内，伏安特性又近似为线性。所以在实验时，在0-0.1V范围内要测量两组数据，在0.1-0.4V范围内至少要测量3组数据，在0.4以上，可测量3组数据。意思是说：不要在0-3V范围内8等分，每隔0.4V测量一组数据，前面电压间隔要很小，0.4V以后，电压间隔可以大些。另外，由于受灯丝温度的影响，电压千万不可以从大到小调节。�
　　
　　3 实验故障的判断及排除�
　　
　　
　　实验发现，部分学生按图5电路连接好以后，合上电键发现两电表均有读数，可是小灯泡不会发光，于是就误认为小灯泡坏了，而不会根据所学知识分析，当通过小灯泡的电流很小时，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，灯丝发出的热量还不能使它的温度上升得足够高，因此，它不亮，其实，小灯泡并没有烧坏。另外，有一部分学生连好电路，合上电键发现电压表有读数而电流表没有读数后，也只会判断电流表坏了，而不会分析可能是小灯泡坏了，或者可能是小灯泡与灯座没有旋紧等其它原因。所有这些细小的问题都说明学生的实验技能是欠缺的，必须通过实验过程使能力提高。�
　　
　　4 数据处理及作图�
　　
　　（1）实验数据�
　　用“3.8V，0.3A�”的小灯泡做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验测得的数据（见表4）�
　　
　　（2）绘图�
　　在坐标纸上画伏安特性曲线，一般采用I-U图线，而不是U-I图线，主要是该实验中，加在小灯泡两端的电压U是变量，而通过灯丝的电流I是应变量。�
　　本实验中的I-U是非线性关系，而非线性关系曲线的描绘对学生来说是一个难点，要指导学生将它连成一条光滑的曲线，如图7所示，切不可连成折线。以上指出的问题都值得大家重视。�
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　　参考文献：�
　　［1］高中物理第二册（人教版）.2003年6月第一版.第258～259页
　　(栏目编辑王柏庐)
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
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