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(共53張PPT)
第二章 電路及其應用
第5節 實驗：描繪I-U特性曲線
教學目標
新課引入
測量多組某電學元件兩端的電壓U及通過它的電流I的值，并把這些數值記錄在以電壓U為橫軸，以電流I為縱軸的坐標系上，并把這些數據點連接成一條線，即為該元件的I-U特性曲線，這是研究元件電學特定的一種重要方法。
I-U特性曲線
新課引入
x-t圖像、v-t圖像、F-x圖像、R-l/S圖像……想一想，到現在我們一共學習了哪些圖像？
交流討論
新課引入
我們已經知道，金屬導體遵守歐姆定律，即在溫度一定的條件下，其I-U特性曲線是一條過原點的直線。
I
U
這節課我們通過實驗描繪小燈泡的I-U特性曲線，看看它是什么形狀？你可以分析其中的原因嗎？
實驗設計
設計實驗電路時，可以把它分為測量電路和控制電路兩部分。
1.測量電路：
用電流表測量通過小燈泡的電流，用電壓表測量小燈泡兩端的電壓。由于小燈泡的電阻遠小于電壓表的內阻，實驗時采用電流表外接法。
實驗設計
設計實驗電路時，可以把它分為測量電路和控制電路兩部分。
2.控制電路：
利用兩節干電池作為電源，使用滑動變阻器改變通過小燈泡的電流和它兩端的電壓。
我們希望小燈泡兩端的電壓在零至額定電壓之間變化，因此控制電路中的滑動變阻器采用分壓接法。
測量時，為了便于描點和分析，一般讓電壓表每次讀數的變化量相等。電源兩極間的電壓要稍高于小燈泡的額定電壓。
實驗設計
設計實驗電路時，可以把它分為測量電路和控制電路兩部分。
綜上分析，實驗電路如圖所示：
測量電路
控制電路
實驗操作
1.按電路圖連接電路。
2.將滑動變阻器的滑片P置于A端，使小燈泡 兩端的電壓為零，檢查無誤后，閉合開關S。
實驗操作
3.將滑片P逐漸向B端移動，讓電壓表每次讀數的變化量相等，直到達到小燈泡的額定電壓。讀出U和I的數值，記錄在表格里。
4.斷開開關S，拆除電路，整理器材。
U/V
I/A
實驗操作
5.如圖所示，在坐標紙上建立平面直角坐標系。以縱坐標表示電流I，橫坐標表示電壓U，根據實驗得到的數據在坐標系上描點，并用平滑曲線連接起來，便得到小燈泡的I-U特性曲線。
U/V
I/A
結論分析
1.根據實驗數據描繪的圖線有什么特點？為什么會出現這種情況？
圖線如圖所示
導體的電阻與溫度有關。
金屬導體的電阻是隨溫度的升高而增加的。
當小燈泡兩端電壓達到額定電壓正常發光時，燈絲溫度會達到2000°左右。
從室溫20°升高到2000°左右。燈絲電阻變化明顯。
結論分析
2.根據你得到的實驗數據，由R=U/I計算小燈泡的電阻。以電阻R為縱坐標，電壓U為橫坐標，作出小燈泡的電阻隨電壓變化的曲線，你能發現什么特點？
R
U
小燈泡的電阻隨著電壓的升高而增大。
結論分析
3.我們如果通過實驗描繪一個定值電阻的I-U特性曲線，要求加在定值電阻兩端的電壓不要太大，每次通電時間要盡可能短，讀數完畢立即切斷電源，這樣做的目的是什么？
我們實驗時，由于所加電壓不太高，通過的電流不太強，每次通電時間很短，其溫度可以認為保持不變或者變化不大，從而由于溫度的變化而引起的電阻改變可以忽略。因此I-U特性曲線是一條直線。
能否根據小燈泡的I-U特性曲線不是一條過坐標原點的直線，就認為小燈泡的燈絲不遵守歐姆定律
思考：
不能，小燈泡的電阻變化是因為溫度變化的原因。
某一個金屬導體，在溫度沒有顯著變化時，電阻是不變的，它的伏安特性曲線是通過坐標原點的直線，具有這種伏安特性的電學元件叫做線性元件。
在測繪出的伏安特性曲線中，電流與電壓不成正比，這類電學元件叫做非線性元件。
導體A、B的伏安特性曲線
某晶體二極管的伏安特性曲線
拓展學習
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
典例精析
一、實驗設計
2、控制電路的設計
1、測量電路的設計
二、實驗操作
三、結論分析
本課小結
小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大
跟蹤練習
跟蹤練習
跟蹤練習
跟蹤練習
謝謝
大家

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