### 实验一：测量小灯泡的伏安特性曲线
#### 一、实验目的与原理
本实验的主要目的是通过实验方法来测定小灯泡的伏安特性曲线，进而了解线性和非线性元件的特性差异。伏安特性是指元件两端电压（\(U\)）与通过该元件的电流（\(I\)）之间的关系。对于线性元件，如金属导体，其伏安特性曲线是一条过原点的直线，图像的斜率即为该元件的电阻值；而非线性元件，如二极管、灯泡等，其伏安特性曲线是一条非线性的曲线。
#### 二、实验的考察层次及内容详解
##### 层次1：仪器的读数
- **电压表**：用于测量小灯泡两端的电压。
- **电流表**：用于测量通过小灯泡的电流。
##### 层次2：实验电路图
- **滑动变阻器采用分压接法**：通过调节滑动变阻器可以连续改变小灯泡两端的电压，从而获得多组电压和电流数据。
- **电流表采用外接法**：电流表与被测元件并联接入电路中，适用于电阻较大的情况。
##### 层次3：仪器的选择
- **滑动变阻器选择小电阻**：为了能够更精细地调节电压，通常会选择阻值较小的滑动变阻器。
- **电压表的选择**：根据小灯泡的额定电压来选择合适的电压表量程。
- **电流表的选择**：根据小灯泡的额定电流来选择合适的电流表量程。
##### 层次4：数据处理
- 设计坐标轴：一般以电压为横坐标，电流为纵坐标绘制图像。
- 绘制U-I图像或I-U图像：根据实验数据绘制图像，进一步分析小灯泡的伏安特性。
##### 层次5：电表量程不够时需要改装电表
- **改装电压表**：当电压表量程不足以满足实验需求时，可以通过串联一个适当的电阻来扩大其量程。
- **改装电流表**：当电流表量程不足以满足实验需求时，可以通过并联一个分流电阻来扩大其量程。
#### 三、典型例题解析
##### 考点1：实验原理和仪器选择
**例1**
- **选择电流表**：由于小灯泡的额定电流为0.3A，为了提高测量精度，电流表选择B（量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω），这样可以使电流表的指针偏转角度更大，减少读数误差。
- **电路连接**：根据实验原理，电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，具体电路连接如下图所示：
[此处省略电路图]
**例2**
- **电路图选择**：选择分压式电路（图甲）是因为该电路可以实现电压从零开始的连续调节，便于获取多组实验数据。
- **仪器选择**：
- 电压表：A（0～5V，内阻10kΩ）；
- 电流表：D（0～0.6A，内阻0.4Ω）；
- 滑动变阻器：E（10Ω，2A）。
- **实物电路连接**：根据以上选择，将实验器材按照图示连接。
[此处省略电路图]
##### 考点2：数据处理与误差分析
**例3**
- **电路连接**：根据实验原理，完成实验电路图的连接。
- **滑动变阻器初始位置**：在闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片应置于A端，确保电路中的初始电流最小。
- **数据描点与绘图**：根据实验数据，在坐标系中描点并绘制小灯泡的I-U特性曲线。
**例4**
- **滑动变阻器选择**：由于实验要求小灯泡两端的电压可以从零开始调节，并且要测多组数据，因此滑动变阻器应选择R1（5Ω2A），而不是R2（100Ω20mA），因为R1的阻值较小，可以更好地控制电压的变化范围和精度。
通过以上对实验原理、仪器选择、电路设计以及数据处理等方面的具体分析，我们可以深入了解小灯泡的伏安特性及其测量方法，这对于理解非线性元件的特性和提高实验技能都具有重要意义。
