高中 物理 分组实验 挑战难度 恒定电流

描绘小灯泡的伏安特性曲线

灯丝的电阻会变化吗

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用滑动变阻器分压接法,逐步增大灯泡两端电压,记录 U、I 数据并描绘伏安特性曲线。

配套虚拟仿真:描绘小灯泡的伏安特性曲线(虚拟探究)

用滑动变阻器分压接法,逐步增大灯泡两端电压,记录 U、I 数据并描绘伏安特性曲线。

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实验目的

  • 学会用分压法设计电路。
  • 描绘小灯泡的伏安特性曲线。
  • 理解金属电阻随温度升高而增大。

实验原理

小灯泡的灯丝是金属丝,其电阻随温度升高而增大。

当灯泡两端电压增大时,灯丝温度升高,电阻变大,因此其伏安特性曲线是一条向电流轴弯曲的曲线,而不是直线(即不遵守欧姆定律,是非线性元件)。

由于要求电压从零开始连续变化,滑动变阻器应采用分压接法;又因灯泡电阻较小,电流表应采用外接法。

关键公式 / 方程式 R = U / I

实验器材

小灯泡(带灯座)
电压表、电流表
滑动变阻器
电源、开关、导线
坐标纸

实验步骤

1

设计电路

采用滑动变阻器分压接法,电流表外接(并联在灯泡与电压表之间)。

2

连接检查

按电路图连接电路,检查无误后把滑片调到使灯泡电压为零的位置。

3

逐步测量

闭合开关,缓慢移动滑片,使灯泡电压从 0 开始逐步增大到额定电压,记录 8 组以上的 U、I 数据。

4

描绘曲线

在坐标纸上以 U 为横轴、I 为纵轴描点并连成平滑曲线。

5

分析特性

在曲线上取不同点计算 R = U / I,比较电阻随电压的变化。

实验现象

随着电压升高,灯泡逐渐变亮,灯丝发热发红。

伏安特性曲线是一条弯曲的曲线,电压越高曲线越向电流轴弯曲(斜率减小)。

计算出的电阻随电压升高而增大。

实验结论

结论

小灯泡的灯丝电阻随温度升高而增大,其伏安特性曲线不是直线,说明它是一个非线性元件。实验中需要分压接法才能从零开始调节电压。

安全提示

请务必遵守以下安全要求

灯泡两端电压不能超过额定电压,以免烧坏灯丝。

移动滑动变阻器滑片时要缓慢,注意观察电表示数,防止电流过大损坏电表。

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