2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案.doc
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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 描繪小電珠的伏安特性曲線學(xué)案 學(xué)生課堂隨筆 通過實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律． 【實(shí)驗(yàn)原理】 在純電阻電路中，電阻兩端的電壓和通過電阻的電流呈線性關(guān)系，也就是U-I曲線是條過原點(diǎn)的直線。但是實(shí)際電路中由于各種因素的影響，U-I曲線就可能不是直線。如圖3-1所示，根據(jù)分壓電路的分壓作用，當(dāng)滑片C由A端向B端逐漸移動(dòng)時(shí)，流過小電珠（“3.8V、0.3A”或“4V、0.7A”）的電流和小電珠兩端的電壓，由零開始逐漸變化，分別由電流表、電壓表示出其值大小，將各組I、U值描繪到U--I坐標(biāo)上，用平滑的曲線連接各點(diǎn)，即得到小燈泡的伏安特性曲線。 金屬物質(zhì)的電阻率隨溫度升高而增大，從而測(cè)得一段金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度發(fā)生相應(yīng)變化。本實(shí)驗(yàn)通過描繪伏安特性曲線的方法來(lái)研究鎢絲燈泡在某一電壓變化范圍內(nèi)阻值的變化，從而了解它的導(dǎo)電特性。 【步驟規(guī)范】 實(shí)驗(yàn)步驟 操作規(guī)范 一.連接實(shí)驗(yàn)電路 1．對(duì)電流表、電壓表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零 2．布列實(shí)驗(yàn)器材，接圖3-1連接實(shí)驗(yàn)電路，電流表量程0.6A，電壓表量程3V 1．若表針不在零位，用螺絲刀旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零螺釘，使其正對(duì)。 2．電鍵接入電路前，處于斷開位置；閉合電鍵前，滑動(dòng)變阻器的電阻置于阻值最大；電線連接無(wú)“丁”字形接線。 二．讀取I、U數(shù)據(jù) 1．將滑動(dòng)變阻器的滑片C向另一端滑動(dòng)， 讀取一組電流表和電壓表的讀數(shù) 2．逐漸移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的阻值，在“0~3.8V”或“0~4V”范圍內(nèi)記錄12組電壓值U和相應(yīng)的電流值I 1．使電路中燈泡兩端電壓從0開始逐漸增大，可在伏特表讀數(shù)每增加一個(gè)定值（如0.5V）時(shí)，讀取一次電流值，并將數(shù)據(jù)記錄在表中。調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意伏特表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓 2．電流表和電壓表讀數(shù)要有估讀（一般可估讀到最小分度的 三．描繪圖線 將12組U、I值，描繪到I—U坐標(biāo)上，畫出I—U曲線 在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙；要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)。 四．拆除電路，儀器復(fù)原 【注意事項(xiàng)】 1．本實(shí)驗(yàn)中，因被測(cè)小燈泡燈絲電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法． 2．因本實(shí)驗(yàn)要作I－U圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此變阻器要采用分壓接法． 3．電鍵閉合前變阻器滑片位置 4．電鍵閉合后，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使燈泡的電壓逐漸增大，可在伏特表讀數(shù)每增加一個(gè)定值（如0.5V）時(shí)，讀取一次電流值，并將數(shù)據(jù)（要求兩位有效數(shù)字）記錄在表中．調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意伏特表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓． U-I圖線在U＝1.0 V左右將發(fā)生明顯彎曲，故在U＝1.0 V左右測(cè)繪點(diǎn)要密，否則將出現(xiàn)很大誤差. 學(xué)生課堂隨筆 5．在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙；要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)． 【典型例題】 1.電壓表、電流表的使用 例1：如圖所示，電流表的示數(shù)是 A，電壓表的示數(shù)是 V 2.伏安法測(cè)電阻的兩種電路 1.2.1兩種電路的誤差分析 無(wú)論實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗ㄗ龇蔡匦郧€、測(cè)電阻、測(cè)電功率），只要同時(shí)測(cè)電路元件的電流I和電壓U，I和U兩個(gè)物理量中就只有一個(gè)是真實(shí)值。 用伏安法測(cè)電流和電壓的電路有兩種，如圖4AB，其中A是電流表的內(nèi)接，B是電流表的外接。 在圖A中是 表的 作用引起誤差。其中 表的讀數(shù)是真實(shí)值， 表的讀數(shù)不是真實(shí)值。用此方法測(cè)電阻，R測(cè) R真（＞，＜，＝），Rx RA時(shí)采用此接法誤差較小。此電路適用于測(cè) 電阻。 在B圖中是 表的 作用引起誤差。其中 表的讀數(shù)是真實(shí)值， 表的數(shù)不是真實(shí)值。用此方法測(cè)電阻，R測(cè) R真（＞＜＝），Rx RV時(shí)采用此接法誤差較小。此電路適用于測(cè) 電阻。 1.2.2選擇電路的兩類方法 ①直接比較法： ②測(cè)試判斷法： 圖5 3、滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn) 如圖所示的兩種電路中，滑動(dòng)變阻器（最大阻值為R0）對(duì)負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖2電路稱為限流接法，圖3電路稱為分壓接法. 例2．如圖所示，滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是200歐，定值電阻的阻值R2=300歐，A、B兩端的電壓恒定，且UAB=8V。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，移動(dòng)滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 ，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，移動(dòng)滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 學(xué)生課堂隨筆 4. 三種元件的伏安特性曲線對(duì)比 （1）金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線 I/A U/v 0 12 8 4 2 4 600 I/A U/v 0 12 8 4 1 2 600 （甲） （乙） 金屬導(dǎo)體滿足歐姆定律：，所以用縱坐標(biāo)表示電壓或電流，橫坐標(biāo)表示電流或電壓，作出的圖線為過原點(diǎn)的直線，其斜率或斜率的倒數(shù)表示電阻。故根據(jù)金屬導(dǎo)體伏安特性曲線可以計(jì)算電阻。 【例題3】如圖為甲、乙兩金屬電阻的伏安特性曲線,某同學(xué)是這樣計(jì)算它們的阻值的：==，你認(rèn)為他的解法對(duì)嗎？如果不對(duì)，它們的阻值應(yīng)為多少？ I/A 1.0 0.2 0 0.4 U/v 0.6 2.0 A B （2）小燈泡的伏安特性曲線 燈泡是利用電流的熱效應(yīng)工作的，隨著加在燈泡上的電壓增大，燈泡中的電流隨之增大，發(fā)熱功率增大，發(fā)熱功率大于散熱功率時(shí)，燈絲因溫度升高而電阻增大，在坐標(biāo)系中圖線的點(diǎn)的切線斜率增大，所以小燈泡的伏安特性曲線是非線性的。小燈泡伏安特性曲線如圖所示。 【例題4】某小燈泡的伏安特性曲線如右圖所示，試求燈絲電阻在A、B兩點(diǎn)間因溫度的影響改變了多少？ （3）二極管的伏安特性曲線 對(duì)二極管施加正向偏置電壓時(shí)，則二極管中就有正向電流通過(多數(shù)載流子導(dǎo)電)，隨著正向偏置電壓的增加，開始時(shí)，電流隨電壓變化很緩慢，而當(dāng)正向偏置電壓增至接近二極管導(dǎo)通電壓時(shí)(鍺管為0.2V左右，硅管為 0.7V左右)，電流急劇增加，二極管導(dǎo)通后，電壓的少許變化，電流的變化都很大。 對(duì)上述二種器件施加反向偏置電壓時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，其反向電壓增加至該二極管的擊穿電壓時(shí)，電流猛增，二極管被擊穿，在二極管使用中應(yīng)竭力避免出現(xiàn)擊穿觀察，這很容易造成二極管的永久性損壞。所以在做二極管反向特性時(shí)，應(yīng)串入限流電阻，以防因反向電流過大而損壞二極管。二極管（鍺管）伏安特性示意圖如右上圖所示。 【例題5】某同學(xué)對(duì)黑箱(見圖1)中一個(gè)電學(xué)元件的伏安特性進(jìn)行研究。通過正確測(cè)量，他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓Uab(Uab=Ua-Ub)與流過它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律:①當(dāng)-15V下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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