高中物理电学实验专题经典版15页

高中物理电学实验
【知识梳理】
一、描绘小灯泡的伏安特性曲线
1、实验原理
在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，
U—I图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压 U和电流 I，然后在坐标纸上以 U为纵轴，以 I为横
轴画出 U—I曲线。
2、实验步骤
（1）、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图
连接好实验电路图。
（2）、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的 A端，电路
经检查无误后，闭合电键 S。
（3）、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数 I和 U，记
入记录表格内，断开电键 S；
（4）、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流 I，横轴表示电压 U，用平滑曲线将各点连接起来，
便得到伏安特性曲线。
（5）、拆去实验线路，整理好实验器材。
3、注意事项
（1）、因本实验要作出 I—U图线，，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压
接法；
（2）、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；
（3）、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值
（如 0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；
（4）、电键闭合前变阻器滑片移到图中的 A端；
（5）、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连
线一定用平滑的曲线，不能画成折线。
4、误差分析
（1）、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的 I值比真实值偏大；
（2）、描绘 I—U线时作图不准确造成的偶然误差。
5、知识延伸
电流表的解法：
（1）内接法：如图所示，待测电阻的测量值 ：
显然 所以
当 时， ，系统的相对误差很小，可以忽略不计，所以内接
法适用于测量高阻值电阻。
（2）外接法：如图所示，待测电阻的测量值 ：
R测
A R A R
A x
A R
U U U U U
R R R
I I I I
+= = = + = +测测
测 测
> xR R测 x AR R R= −测
>>x AR R xR R≈ 测
R测
V x
V R V x
U U R R
R
I I I R R
= = =
+ +
测 测
测
测
A
Ｕ
Ｒ
ＵA
Ｉ测
Ｒ
A
Ｒx
Ｕ
测
Ｒ
V
V
Ｉ测
Ｒx
Ｕ
测
ＲV
V
IV
IR
A

显然有： 所以 当 时， ， ，系统的相对误差忽略，
所以外接法适用于测量低阻值电阻。
（3）试触法选择内、外接法：具体方法是，在如图所示的电路中，改变电表的连接方式，拿电压表的一
个接线柱分别接触 M、N两点，观察电压表和电流表的示数变化，如果电流表变化明显，说明电压表内阻
对电路影响较大，应采用内接法；如果电压表变化明显，说明电流表内阻对电路影响较大，应采用外接法。
滑动变阻器的限流接法和分压接法：
电路
负载 上电压调节
范围
负载 上电流调
节范围
闭合开
关前触
电所处
位置
相同条件
下消耗的
总功率
限
流
接
法
b端
分
压
接
法
a端
比
较
分压电路调节范围
大
分压电路调节范围
大
都为了
保护负
载电路
限流电路
能耗小
滑动变阻器的两种电路连接都能控制调节负载的电流和电压，但在相同条件下调节效果不同，实际应用中
要根据具体情况恰当的选择限流接法和分压接法。
（1）通常情况下（满足安全条件），由于限流电路能耗较小，电路结构简单，因此应优先考虑。
（2）在下列情况下必须采用分压接法。
①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节，只有分压接法才能满足。
②如果实验所提供的电表量程或其它元件允许通过的最大电流很小，若采用限流接法，无论怎样调节，电
路中实际电流（或电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流（或电压），为了保护电表或其它元件，
必须采用分压接法。
③伏安法测电阻实验中，当滑动变阻器的阻值远小于待测电阻时，若采用限流接法，待测电阻上的电流
（或电压）变化很小，不利于多次测量求平均值或用图像处理数据，也起不到保护用电器的作用，应选用
分压接法。
【例 1】某研究性学习小组为了制作一种传感器...