如图所示,小灯泡的额定电压为3.8V,电阻大约为10Ω,电源电压不大于3V.
(1)为了做“用滑动变阻器改变电流”的实验,已将所用器材连成部分电路.若要求滑动变阻器的滑片P向右移动时,通过小灯泡中的电流变大,在下图中补画一根导线,组成符合要求的电路:
(2)为了做“测定小灯泡电阻”的实验,请你再将电压表接在小灯泡两端(在上图中补画出导线).在连成正确电路后闭合开关S,两电表的指针位置如图所示,则灯泡的电阻为________Ω.
(3)他们继续用上图所示装置来探究电流跟电压、电阻的关系.首先把2欧姆的电阻接入原来小灯泡的位置,调节变阻器,依次测得数据如表一.
表一
次数 | 电阻R=2Ω | |
电压(V) | 电流(A) | |
1 | 1 | 0.5 |
2 | 1.6 | 0.8 |
3 | 2 | 1 |
次数 | 电压(V) | 电流(A) |
1(R=1Ω) | 0.6 | 0.6 |
2(R=2Ω) | 1 | 0.5 |
3(R=3Ω) | 1.3 | 0.43 |
然后研究电压不变情况下电流与电阻的关系.其操作步骤是分别把1Ω、2Ω、3Ω的电阻接入原小灯泡的位置,立即闭合开关,记录读数如表二所示.
由表二中的实验数据发现,通过导体的电流跟它的电阻不成反比,其原因可能是遗漏了重要的操作步骤.此步骤是________.
(4)在物理实验探究中,我们经常要遇到某个因素受到多个其他因素影响的问题,一般采用变量控制法.例如:在上述实验中________实验就是用的这种方法.
解:(1)滑动变阻器滑片右移,灯泡电流变大,电路电流变大,电路总电阻变小,滑动变阻器连入电路电阻变小,滑动变阻器接右半段,滑动变阻器选右下端接线柱串联在电路中.
灯泡实际电流大约为:I===0.3A<0.6A,电流表选择0~0.6A量程,电流表与灯泡串联,如图(红线连接).
(2)电源电压为3V,灯泡两端最大电压为3V,电压表选择0~3V量程,电压表与灯泡并联,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,如图(绿线连接).
电压表选择0~3V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,电压为1.8V,
电流表选择0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.2A,
所以R′===9Ω.
(3)由表一得:=定值,所以在电阻一定时,电流跟电压成正比.
探究电流跟电阻关系时,要保持电压不变.
实验时,分别把1Ω、2Ω、3Ω电阻接入原灯泡位置,立即闭合开关,原灯泡位置接入的电阻越大,分担的电压越大,没有保持电阻两端的电压不变,所以得到电流跟电阻不成反比.
实验时,应该把1Ω、2Ω、3Ω电阻接入原灯泡位置时,调节滑动变阻器滑片,使定值电阻两端电压相等.
(4)电流跟电压和电阻同时有关,探究电流跟电压、电流跟电阻的关系时,采用控制变量法.
故答案为:(1)如图红线连接;(2)如图绿线连接;9;
(3)正;调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端的电压相等;
(4)电阻不变时,研究电流与电压的关系(或在电压不变时,研究电流与电阻的关系).
(1)滑动变阻器滑片右移,灯泡电流变大,电路总电阻减小,滑动变阻器连入电路的电阻变小,确定下面接入的接线柱,把滑动变阻器串联在电路中.
(2)由灯泡的电源电压确定电压表的量程,电压表与灯泡并联,注意正负接线柱.
由灯泡的实际电压和电阻,求电流,确定电流表的量程,电流表与灯泡串联.
电压表和电流表读数:确定使用的量程,确定每一个大格和每一个小格各代表多少.
知道灯泡电压和电流,根据R=计算电阻.
(3)在电阻不变时,的比值是定值,电流跟电压成正比,否则不成正比.
由欧姆定律知,电压一定时,电流跟电阻成反比,实验发现,电流跟电阻不成反比,没有控制好前提条件不变.
(4)电流跟电压和电阻有关,探究电流跟电压的关系,保持电阻不变,探究电流跟电阻的关系,保持电压不变,这种方法是控制变量法.
点评:(1)电压表量程由电源电压和灯泡电压的最小值来确定.
电流表的量程根据额定电压和电阻或额定电压和额定功率来确定.
(2)本实验实质上通过利用控制变量法,探究欧姆定律中电流跟电压、电阻的关系.