测量小灯泡的伏安特性曲线.doc

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评分：

大学物理实验设计性实验

实验报告

实验题目：

测量小灯泡的伏安特性曲线

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

梁一机

茂名学院物理系大学物理实验室

实验日期：2009年12月01日

《测量小灯泡伏安特性曲线》实验提要

实验课题及任务

《测量小灯泡伏安特性曲线》实验课题任务是：电学知识告诉我们当电压一定时，电流与电阻成反比，但小灯炮的电阻会随温度的改变而变化，小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。

学生根据自己所学的知识，并在图书馆或互联网上查找资料，设计出《测量小灯泡伏安特性曲线》的整体方案，内容包括：写出实验原理和理论计算公式，研究测量方法，写出实验内容和步骤，然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

设计要求

⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。

⑵选择实验的测量仪器，设计出测小灯泡伏安曲线的电路和实验步骤，要具有可操作性。

⑶验证公式；

⑷求系数和；

实验仪器

小灯泡、电流表、电压表、变阻器、直流电源、开关、导线。

实验提示

小灯泡通电后，灯丝的电阻受灯丝的影响。低温时灯丝的电阻的变化与温度升到较高时电阻变化是不一样的。

学时分配

教师指导(开放实验室)和开题报告1学时；实验验收，在4学时内完成实验；

提交整体设计方案时间

学生自选题后1周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求用纸质版(电子版用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里)供教师修改。

原始数据记录实验日期：

电流mA

电压V

小灯泡1

小灯泡2

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

指导老师：

测量小灯泡的伏安特性曲线

实验目的：

掌握各个仪器的结构和使用方法及正确的连接方法；

学会非线性电阻测量的计算方法；

学会用最小二乘法（线形回归）处理数据；

验证公式；

求系数和。

实验仪器：

小灯泡，电流表（200mA，内阻约0.2欧），电压表（7.5V，内阻约2000欧），滑动变阻器（0~200欧），直流电源，开关，导线若干。

实验原理:

在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流是线性关系，也就是纯电阻的U—I图像是一条过原点的直线，但在实际电路中，由于各种因素的影响，电阻的U—I图像可能不是一条直线，本实验用测量的方法，量取不同电压下，流过小灯泡的电流，把这些数据描到U—I坐标中。

电流表的连接伏安法测电阻时,电流表的连接有两种方式: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。

由于小灯炮在0~6.3V内的电阻Rx=U额/I额=6.3V/0.15A=42Ω,而安培表的内阻约为0.2Ω,伏特表内阻约为2kΩ,所以,Rx2RA×RV,电流表应采用外接法。

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。两次试触作比较,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。

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。

由于限流接法简单、节能，因此一般情况下选择限流接法。但若测量电阻较小时，满足R滑（滑动变阻器）Rx（被测电阻）时，或实验要求电压变化范围较大或需要多组测量时,则采用分压接法。本实验需要多组测量，且滑动变阻器电阻R滑小灯泡电阻Rx，同时，为了使小灯泡上的电压能在较大范围内变化，所以本实验电路中，采用滑动变阻器对电源的分压输出方式的接法,如图5所示。

由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化，因此小灯泡的伏安特性曲线不是一条通过原点的直线，而是一条曲线，根据所测量的电压和电流值，从而描绘变化曲线。

小灯泡(6.3、0.15)在一定电流范围内其电压与电流的关系为，和是与灯泡有关的系数。由式可得，再利用最小二乘法即可求出有关的系数和

内容及步骤：

1．如图5所示连接电路，开始时，滑动变阻器滑片应置于最小分压端（即

a端），使灯泡上的电压为零；

2．选择实验所需仪器连接电路，并选择适当的量程；