伏安特性曲线图常用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,以此画出的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线图。这种图像常被用来研究导体电阻的变化规律,是物理学常用的图像法之一。
某一个金属导体,在温度没有显著变化时,电阻是不变的,它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。因为温度可以决定电阻的大小。
欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其它导体是否适用,仍然需要实验的检验。实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。
由于小灯泡钨丝的电阻随温度而变化,因此可利用它的这种特性进行伏安特性研究。实验中小灯泡的电阻等于灯泡两端的电压与通过灯泡电流的比值。改变小灯泡两端的电压,测出相应的电流值,可以得到小灯泡的电阻、电功率与外加电压的关系。
注意事项:
1.由于小灯泡电阻为几欧-几十欧,测小灯泡的电阻宜用电流表外接法。由于实验时需要小灯泡两端的电压变化范围大,特别是需要测得在低电压下小灯泡的电流值,故应采用滑动变阻器分压接法。
2.小灯泡的电阻随温度的升高而增大,而小灯泡在电压较低时,温度随电压的变化比较明显。因此在低电压(小于灯泡的额定电压)区域内,电压、电流数值应多取几组。
3.小灯泡可以短时间地在高于额定电压下使用,一般可以超过额定电压的10%-20%,所以加在灯泡两端的电压不能过高,以免烧毁灯泡。实验时,应使灯泡两端电压由低向高逐渐增大,决不要一开始就使小灯泡在高于额定电压下工作。因为灯丝电阻随温度的升高而加大,如果灯丝由低温状态,直接超过额定电压使用,会由于灯丝冷电阻过小,瞬间电流过大而烧坏灯泡。
4. 所用的滑动变阻器的量程范围,变阻器电阻越大则每次测量的改变越大,若想得到的图像或所测小灯泡电阻过小则建议使用较小的变阻器,可以更的测量。