本实验主要目标是描绘小电珠的伏安特性曲线,即研究小电珠两端电压(U)与其通过的电流(I)的关系。实验过程中,需要用到的设备包括小电珠、学生电源(4~6V)、滑动变阻器、电压表、电流表以及导线和开关。
在操作过程中,需注意以下几点:
1. 使用电流表测量通过小电珠的电流,电压表测量电珠两端的电压。为得到多组(I, U)数据,需要调整滑动变阻器,确保电压表和电流表读数的变化范围足够宽。
2. 对于小电珠“3.8 V 0.3 A”,因其电阻较小,电流表应采用外接法,以减小电流表的分压影响。同时,滑动变阻器应采用分压式连接,以便电压能从零开始连续变化。
3. 在读取电流表(0~3A量程)和电压表(0~15V量程)的读数时,需注意最小刻度值,并进行适当的估读,例如图T1-1中的电流读数为1.72 A,电压读数为10.8 V。
4. 伏安特性曲线通常表现为曲线,因为小电珠的电阻随温度升高而增大,这符合金属导体的性质。
实验步骤包括:
1. 按照图T1-2所示连接电路,确保电流表外接,滑动变阻器采用分压式连接。
2. 闭合开关前,滑动变阻器触头应在最左端,以使小电珠初始电压为零。
3. 逐渐改变滑动变阻器位置,记录多组电压和电流值,特别是在电压1.0 V左右,需密集测量,以减少误差。
4. 在坐标纸上绘制I-U图,连接各点形成曲线,即为小电珠的伏安特性曲线。
实验中还需留意以下事项:
1. 电流表选择0.6 A量程,电压表根据小电珠的额定值选择量程。
2. 当电压接近小电珠的额定电压时,应缓慢增加,读取电流后立即断开开关,以保护电珠。
3. 数据处理时,应舍弃误差较大的点,保证I-U图线平滑无折线。
在选择实验器材时,应考虑小电珠的额定电流和电压,选择合适的电流表、电压表和滑动变阻器。例如,对于“6 V 3 W”的小电珠,应选择适当的电压表和电流表量程,以及能够提供足够调节范围的滑动变阻器。
描绘小电珠的伏安特性曲线实验旨在让学生掌握电压表、电流表、滑动变阻器的使用方法,学会通过图象处理实验数据,并理解小电珠的电压-电流关系及其随温度变化的特性。通过实际操作,可以提升学生的实验技能和数据分析能力。