如何测量小灯泡的电功率？
◇学生提问
小明做“测定小灯泡额定功率”的实验。被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω。实验室有如下器材：电源(电压未知)、电流表(O～0.6A、O～3A)、电压表(O～3V、O～15V)、滑动变阻器JR(10Ω 0.5A)、开关各一只、导线若干。
(1)如图是小明连接的不完整的实验电路，请你帮他将图中未连接部分接好。要求：电流表、电压表选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向右移动时连入电路的阻值增大。
(2)在正确连接电路并调节滑动变阻器使小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，则灯泡的额定功率是 W。
(3)实验中，突然发现电压表的示数变为零，电流表示数增大，电路可能出现的故障是＿＿＿＿＿。
老师，测量小灯泡的方法也是“伏安法”吧？
◇问题探究
测量原理（重要性：★★★★）
老师：你说的很好！测量小灯泡的电功率也用到了电压表和电流表，因此也称为“伏安法”。你想想，测量电功率的原理是什么？
学生：呵呵，计算电功率的公式我记熟了，原理就是
器材选择及电路设计（重要性：★★★★）
老师：
6
那你结合前面做过测电阻的实验，来设计测电功率的实验吧？
学生：我想想：
第一、要测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，应该将电流表与小灯泡串联、而将电压表为小灯泡并联；
第二、为了能改变小灯泡两端的电压，可以用更换电源的方法，但拆装电路挺麻烦的；所以用滑动变阻器与小灯泡串联，通过调节滑动变阻器的阻值来改变小灯泡两端的电压；所以电路图设计如图所示。
第三、选择的电源电压要比小灯泡的额定电压高一些。
第四、根据实际情况确定电压表和电流表的量程。
老师：非常好，连接电路时还有哪些注意事项？
学生：我认为：在连接电路时开关要断开，连接无误后要把滑动变阻器调到最大阻值处再闭合开关，这样可以有效地保护电路不被损坏。
表格设计（重要性：★★★）
老师：很好，那你再设计一下记录数据的表格吧？
学生：我想想，表格可以这样设计：
物理量
次数
电压/V
电流/A
电功率/W
1
2
3
老师，我还发现测电功率的实验与测电阻的一大不同之处就是不能求三个电功率的平均值！我认为电压不同，小灯泡的实际功率是不同的，计算平均值没有意义，我的看法正确吗？
6
老师：你的认识非常正确！不愧是学生！
那你看看上面的题目，会解答了吧？
学生：应该没问题！
（1）因为小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω，所以电压表应该选择O～15V的量程；根据欧姆定律可算出小灯泡正常发光时的电流约为0.38A，所以电流表就选O～0.6A的量程，电路连接如图所示：
（2）从电流表中可读出小灯泡正常发光时的电流为0.38A，因此额定功率
（3）实验中，突然发现电流表示数增大，说明电路电阻变小，而滑动变阻器并没有改变，因此原因是部分电路短路。电压表的示数变为零，那就是电压表并联的小灯泡这部分被短路了。
老师：学生，你能注重前后知识的联系与对比，学得很好！
◇学生笔记
1.测量小灯泡电功率的原理：
2.测量小灯泡电功率的方法：“伏安法”
3.电路设计如图所示：
◇要点训练
6
1.小明同学利用电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线，做测定额定电压为2.5V的小灯泡功率的实验。
（1）请你在虚线框内设计出该实验的电路图；
（2）他根据设计的正确电路图进行实验，实验记录与计算如下表：
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.5
2
3
电流（A）
0.24
0.22
0.26
功率（W）
0.60
0.44
0.78
他注意到灯的亮度变化是：第一次比第二次亮，第三次比第一次更亮。根据他观察的现象和实验数据分析，可得出的结论是_________________________
________________________________________________；
（3）小明突然想到，利用这个实验记录还可以用来计算灯丝的电阻，于是小明又绘制了以下表格，并完成了计算。
实验次数
1
2
3
电压（V）
2.5
2
3
电流（A）
0.24
0.22
0.26
灯丝电阻（Ω）
10.42
9.09
11.54
根据小明的计算结果找出电阻随电压变化的规律是_____________________
________________________________________；这一规律产生的主要原因是________________________________________________。
答案：(1)电路图答案如图所示；
6
(2)灯泡的高度与灯泡的实际功率有关；灯泡两端的电压越大，灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。
(3)灯泡的电阻随电压的增大而增大； 灯丝的电阻随温度的升高而增大。
2.小明测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率，使用6V的电源。连接电路前，他发现电压表的0～15V档已损坏，O～3V档完好，他马上改接电路，完成实验。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲实物电路连接完整。
(2)连好电路，闭合开关，移动变阻器的滑片到某一点，电压表的示数为3V，要测量小灯泡的额定功率，还应将滑动变阻器滑片向_________移动(选填“左”、“右”)，当电压表示数为________V时，小灯泡正常发光，此时电流表的指针位置如图乙所示，可得出小灯泡的额定功率为__________W。
(3)小明完成实验后，他改变滑动变阻器的阻值，记录电流表、电压表的几组示数，然后确认小灯泡的电流、电压，算出几组电阻值，求出的平均值就是小灯泡正常发光的电阻。他的方法是_______的(选填“正确”、“不正确”)，原因是____________________________________________________。
6
答案：(1)电路连接如图所示；
(2)左； 2.2； 1.292；
(3)不正确； 温度不同，小灯泡的电阻也不同或只能用U额、I额来求正常发光时的电阻。
解析：(1)由于小灯泡的额定电压为3.8V，使用6V的电源。电压表的0～15V档已损坏，只能用O～3V档；那电压表不能测量小灯泡两端电压，但可以测量滑动变阻器两端的电压。电路连接如图所示。
(2) 电压表的示数为3V，要测量小灯泡的额定功率，还得减小滑动变阻器分到的电压；根据串联分压与电阻成正比的规律，滑动变阻器要变小；由于滑动变阻器是把左半段电阻线圈“AP”接入电路，因此滑片要向左滑。当小灯泡两端电压为3.8V时正常发光，所以电压表的示数为2.2V；此时电流表的示数为0.34A，因此小灯泡的额定功率。
(3)小明计算小灯泡正常发光的电阻的方法不正确，因为灯丝的电阻随温度的变化而变化，只能用U额、I额来求正常发光时的电阻。
6
微信/支付宝扫码支付