測小燈泡電功率實驗專題復習

又一本 2017-01-27

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“測量小燈泡的額定功率”實驗是一個綜合性電學試驗，能綜合考查電學知識的學習和掌握情況，是各地中考重點考查的實驗。

實驗中?？疾榈闹R點主要有：實驗的原理；元器件規(guī)格的選擇，包括電源電壓的選擇、滑動變阻器規(guī)格的選擇、電壓表電流表量程的選擇等；實物電路的正確連接，包括電流表、電壓表、滑動變阻器的連接方法；電流表、電壓表的讀數(shù)；實驗數(shù)據(jù)的處理；實驗中常見故障的判斷與排除等。針對“測量小燈泡的額定功率”的常見考點，同學們要在下面幾個方面重點掌握：

1．實驗原理

調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)等于額定電壓，再讀出此時電流表示數(shù)，則燈泡額定功率可以用計算。

2．元器件規(guī)格的選擇依據(jù)

電源：選擇電源的電壓要大于小燈泡的額定電壓。

電流表：電流表的量程要大于小燈泡的額定電流。

電壓表：電壓表的量程要大于小燈泡的額定電壓。

滑動變阻器：滑動變阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流，選擇滑動變阻器的最大阻值時要兼顧電源電壓和燈泡的額定電壓，不要出現(xiàn)滑動變阻器處于阻值最大時，燈泡的實際電壓大于其額定電壓。

3．連接電路時的注意事項

電路連接時，開關必須斷開。要注意電流表、電壓表、滑動變阻器的接法。電流表要串聯(lián)，要“正進負出”，要根據(jù)通過燈泡的電流考慮量程；電壓表要并聯(lián)，要“正進負出”，要根據(jù)燈泡的額定電壓考慮量程；滑動變阻器要串聯(lián)，要“一上一下”接入電路，要把滑片移到阻值最大處，以確保電路的安全。

4．實驗中常見故障的判斷與排除

電路故障無非是出現(xiàn)短路、斷路、電表連接錯誤（沒注意串并、量程、正負）、滑動變阻器接法錯誤（沒注意開始時阻值最大、一上一下），這些都會引起電表指針偏轉(zhuǎn)異常（反偏、滿偏、偏小甚至不偏），用電器無法正常工作。根據(jù)電流表和電壓表的示數(shù)判斷電路故障：電流表示數(shù)為零，可能電流出現(xiàn)短路或電路中出現(xiàn)斷路；電壓表示數(shù)為零，可能電壓表短路，或干路中有斷路，也可能是與之并聯(lián)的電路出現(xiàn)短路；電壓表示數(shù)不為零，可能是與之并聯(lián)的電路出現(xiàn)斷路?？碱}中常出現(xiàn)的故障主要有：①閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)較小，燈泡不亮，接下來應該怎么做？這其實不是電路故障。因為滑動變阻器這時還處于阻值最大處，所以電路中的電流較小，較小的電流不足以使燈泡發(fā)光。因此接下來應調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓；②燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變。發(fā)生這種故障的原因是滑動變阻器一直處于阻值最大，即很可能是把滑動變阻器的下面兩個接線柱接入電路了；③燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)。電路一定存在斷路，而且電路就在與電壓表并聯(lián)的燈泡這個支路上；④燈泡不亮、電壓表無示數(shù)、電流表有示數(shù)。這可能是燈泡或電壓表處發(fā)生短路。

5．數(shù)據(jù)處理時，不能采用多次測量取平均值的方法計算小燈泡的額定功率

實驗中，往往要測量小燈泡在不同情況下的電功率。通常要測量在小于、等于和略大于燈泡額定電壓下功率，這樣在計算小燈泡的額定功率時不能采用多次測量取平均值的方法。這是因為燈泡的額定功率必須是在額定電壓下測出的，不在額定電壓下測出的，不是額定功率。

6．特殊法測功率

伏安法是測額定功率的基本方法，如果沒有電壓表，可以利用電流表和一個定值電阻測量；同樣，沒有電流表，也可以利用電壓表和一個定值電阻測量。無論哪種方法必須直接或間接知道燈泡電壓和電流。在求燈泡的電壓和電流時，串并聯(lián)電路的電壓和電流的規(guī)律以及歐姆定律是我們必須利用的兩個有用的武器。

例：（2013河南中考）在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，燈泡上標有“3.8V”字樣，電源電壓恒定。

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖1中的實物電路連接完整。

圖1 圖2 圖3

（2）連接完實驗電路后，開關試觸時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，其故障原因可能是：________________________________。

（3）故障排除后，開始實驗，在移動變阻器滑片的過程中，眼睛應注視______的示數(shù)，直至燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖2所示，則燈泡的額定功率為____________W。

（4）完成上述實驗后，小聰向老師要了一個已知阻值為R₀的電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設計了如圖3所示的電路，也測出了燈泡的額定功率。請完成下列實驗步驟：

①閉合開關S₁，將S₂撥到觸點________（選填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為______V；

②再將開關S₂撥到觸點____________（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U；

③燈泡額定功率的表達式為P_額=______________________（用已知量和測量量表示）。

解析：本題考查了伏安法測燈泡的額定功率，涉及了實物電路連接，故障電路判斷，電表的讀數(shù)，特殊法測功率等。（1）連接實物電路時，燈泡要與電流表、滑動變阻器串聯(lián)，與電壓表并聯(lián)。還要注意滑動變阻器的接線柱要“一上一下”接入電路，因為燈泡上標有“3.8V”字樣，所以電壓表要選用“15V”的接線柱，并注意“正進負出”。（2）電壓表的示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表的正、負接線柱分別到電源的正、負極間的電路是通路。因此故障原因就是燈泡處斷路（可能是燈泡的燈絲斷路、燈泡與底座接觸不良等）。（3）要測量燈泡的額定功率，必須讓燈泡的電壓等于其額定電壓。所以，在移動變阻器滑片的過程中，眼睛應注視電壓表的示數(shù)，直至為“3.8V”。要讀出此時電流表的示數(shù)，必須要想清楚其量程。觀察實物電路可看出，電流表采用的量程為0～0.6A，所以電流表要按刻度盤的下排數(shù)字讀數(shù)，為“0.4A”。則燈泡的額定功率為。（4）從圖3看出，這是在沒有電流表的情況下，用電壓表和定值電阻測燈泡的額定功率。其基本思路就是先調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡兩端的電壓等于額定電壓“3.8V”，再設法測出此時通過燈泡的電流。根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，這個電流等于通過電阻R₀的電流。通過電阻R₀的電流可用串聯(lián)電路的電壓規(guī)律和歐姆定律得出。