实验24 测量小灯泡的电功率

实验二十四 测量小灯泡的电功率

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◎ 核心考点：

【实验目的】

用伏安法测量小灯泡的电功率，进一步理解额定功率和实际功率的联系和区别。

【设计与进行实验】

1.实验器材：电源、导线、开关、小灯泡（额定电压2.5V）、电流表、电压表、滑动变阻器；

2.实验原理：

3.实验步骤：

（1）将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处。

（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为2.5V、2V和3V，依次记下电压表示数U和对应的电流表示数I，分别将U、I记录在表格中；

（3）观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。

【分析和结论】

（1）当，灯泡正常发光；

（2）当，灯泡发光较暗；

（3）当，灯泡发光很亮；

【交流与讨论】

（1）滑动变阻器的作用：保护电路、改变灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，从而改

变灯泡的电功率；

（2）连接电路前，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器应滑动到阻值最大处；

（3）电表量程及滑动变阻器规格的选取；

（4）使小灯泡正常发光的操作：移动滑片，观察电压表示数，当电压表示数等于小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光；

（5）动态电路分析；

（6）小灯泡的U－I图像不是直线（或不同电压下小灯泡电阻不同）的原因：灯丝电阻随温度的升高而增大。

（7）灯泡亮暗程度与实际功率关系：小灯泡的亮暗由小灯泡实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮；

（8）实验中改变小灯泡两端电压的方式：通过移动滑动变阻器连入电路的阻值大小；

（9）伏安法测电阻和伏安法测电功率的异同点

相同点：

①实验电路相同；

②实验方法相同，都是伏安法；

③测量的物理量相同，都是测量电流和电压。

不同点：

①实验原理不同，测电阻的实验原理是，测电功率的实验原理是；

②实验数据处理方式不同，测电阻中，处理数据，多次测量求平均值减小实验误

差；而测电功率的实验中多次实验是寻找在不同电压下的实际电功率与灯泡亮

度之间关系。

（10）多次测量的目的

①在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是为了研究小灯泡的亮度（或电功率）与小灯泡两端电压的关系；

②在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是研究小灯泡的电阻是否与温度有关；

③在测量定值电阻阻值的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小实验误差；

（11）不能用多次测量求电功率平均值作为小灯泡的额定功率的原因：忽略了温度对小灯泡电阻的影响，即小灯泡两端电压改变，实际功率也改变；

（12）特殊法测电功率；

缺电流表设计思路：

缺电压表设计思路

◎ 针对训练

小倩同学现有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡，她想知道小灯泡的额定功率，于是连接了如图甲所示的实验电路（不完整），电源电压恒为6V.

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接.（连线时导线不能交叉）

（2）图甲中，连接电路时，开关应处于________状态.闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于        （选填“A”或“B”）端.

                   甲                   乙                  丙

（3）电路连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，但电流表有示数，接下来的操作应该是________.（填字母）

A.更换小灯泡

B.检查电路是否有故障

C.移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光

（4）实验时，移动滑片P到某处，电压表示数为2.5 V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动.当电压表示数为3.8 V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________W.

（5）在实验操作中，发现电流表损坏不能使用.小倩利用阻值已知的定值电阻R0，设计了如图丙所示的电路，测量额定电压为U额的另一小灯泡的额定功率.操作如下：

①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电压表的示数为________；

②保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电压表示数为U；

③小灯泡的额定功率P额＝__________________.（用U、U额和R0表示）

（6）实验中可供选择的滑动变阻器有“5Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2，则本实验选择的滑动变阻器为              .

（7）滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数________，电压表的示数________.

（8）小倩移动滑动变阻器滑片多次测量，根据收集到的实验数据，得出了灯泡亮度与实际功率的关系.在分析论证过程中，小倩发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是___________________________.

（9）为了减小误差，小倩算出了小灯泡的平均功率作为小灯泡的额定功率，你认为这样处理数据是_______（选填“合理”或“不合理”）的，理由：______________.

（10）实验中若电流表完好，电压表0～15 V量程损坏，为了正常进行实验，在不添加器材的情况下，下一步的操作是_________________________________.

（11）若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关无论怎么样移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终达不到小灯泡的额定电压，出现这种情况的原因可能是__________________.改变这种现象可以采取的相应的措施是________________________________.

（12）小倩设想不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量另外一只已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：

①_________________________________________________；

②闭合S、S1，断开S2，记录下此时电流表的示数为I.

③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝_____________.

答案：（1）

（2）断开；B；（3）C；A；（4）1.14；（5）U额；（6）R2

；（7）减小；减小；（8）小灯泡的电阻随温度的变化而变化；（9）不合理；小灯泡在不同电压下的实际功率不同，求平均值无意义；（10）将电压表并联在滑动变阻器两端；（11）电源电压太低；更换新电池或者增加电池节数；

（12）闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I额；