18.3 测量小灯泡电功率

第十八章 电功率 第3 节 测小灯泡的电功率 材考点梳理 一、伏安法测电功率实验 1 实验原理：P=U 2 实验电路图： 3 实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。 ▲ 敲桌子：滑动变阻器的作用： （1）保护电路。 （2）改变小灯泡两端电压，使灯泡正常发光。 4 会连接实物电路： 5 电流表和电压表量程的选择： （1）电压表： 根据隐含条件选。 B 根据额定电压选：如“38V”灯泡，选大量程。 根据电源电压选：如3V 电源，选小量程。 （2）电流表： 根据隐含条件选。 B 根据=P/U 估测选：如“25V1”灯泡，选小量程。 根据=U/R 选：如：“25V”灯泡电阻约6Ω，则选小量程。 6 电路连接注意事项： （1）连接电路时，开关要断开。 （2）电流表串联，电压表并联，“正进负出”。 （3）滑动变阻器： 按“上下各一”的原则串联接入电路。 B 闭合开关前，滑片移到阻值最大处。 7 实验步骤： （1）设计电路图并连接实物电路。 （2）检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为额定电压，记下 此时的电流表示数，并观察灯泡发光情况。 （3）断开开关，根据P=U 算出额定功率。 （4）重复实验，测出实际电压小于U 额、略大于U 额时的电功率。 8 测量灯泡额定功率的操作： 移动滑片，观察电压表示数，使电压表示数等于灯泡的额定电压。 9 电路连接正确，开始小灯泡不亮的原因： 滑动变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小。 10 实验中多次测量的目的： （1）测量小灯泡在不同电压下的实际功率： 灯泡两端电压越大，电功率越大。 （2）得出普遍规律： 灯泡实际功率越大，发光越亮。 11 小灯泡的U－图像不是直线的原因： 灯丝电阻随温度的升高而增大 12 不能求电功率平均值的原因： 电压改变，灯泡电功率也改变。 二、伏安法测电功率和测电阻的异同： 测电阻 测电功率 相同点 1 实验器材相同。2 实验电路相同。 3 测量方法相同。4 都需要测量U、。 不 同 点 实验 原理 R=U/ P=U 多次 测量 目的 取平均值减小误差 不能取平均值，而是为 了得到普遍规律 结论 一个平均值 实际功率越大，发光越 亮 三、电路故障分析： 1 闭合开关，如果灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，可能为灯泡被短路。 2 闭合开关，如果灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，可能为灯泡开路。 3 如果电压表和电流表有示数，灯泡一定没有毛病，则灯泡不发光可能是因为变阻器连入阻 值过大，灯泡的实际功率太小。 4 灯泡较暗，两表的示数均较小，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变 阻器下面两个接线柱。 5 灯泡很亮，两表的示数均较大，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变 阻器上面两个接线柱。 6 灯泡发光，两表均有示数，移动滑片，电流表、电压表示数的变化相反：电压表与滑动变 阻器并联。 7 接好最后一根导线，灯泡就发出耀眼的光：连接电路时开关没有断开，滑动变阻器的滑片 没有移到阻值最大处。 重难点突破 1．（2023 安徽）用图1 所示电路测量小灯泡的电阻和电功率，电源电压为45V，小灯泡L 的额定电压为 25V。滑动变阻器的规格为“50Ω 15”。 序 号 U/ V / R/Ω 1 10 018 556 2 15 022 682 3 20 025 800 4 30 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P 移至_______（选填“”或“b”）端； （2）正确连接电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器进行多次测量，部分实验数据如上表所示。第4 次测 量时，电流表示数如图2 所示，此时小灯泡的电阻为_______Ω，电功率为_______； （3）由实验数据可以判断，小灯泡正常发光时的电阻可能为_______（选填“①”“②”或“③”）。 ①760Ω ②893Ω ③1060Ω 2．（2023 湖北荆州）课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用 如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为25V（正常发光时电阻约为12Ω）。 （1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用______（选填字母）； ．“10Ω 05”的滑动变阻器 B．“20Ω 2”的滑动变阻器 ．“5Ω 1”的滑动变阻器 （2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出 现该故障的原因是____________； （3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额 定功率，应将滑动变阻器的滑片向______端移动（选填“左”或“右”）； （4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______； （5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V 的小灯泡的额定功率。已知电源 电压为18V，定值电阻R 的阻值为20Ω。实验步骤如下： ①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光； ②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V； ③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V； ④小灯泡的额定功率P 额 =______。 参考答 1【答】（1）b （2）10 09 （3）② 【解析】（1）为保护电路，连接电路时滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，则应将滑动变阻器的滑片P 移 至b 端。 （2）第4 次测量时，电流表示数如图2 所示，从图2 可以看到，电流表的量程为06，分度值为002，指针 指在刻度盘的中间，电流示数为03。再从表格中得知，电压表的示数为30V，即小灯泡的电压为30V，根 据欧姆定律的变换式可知，此时小灯泡的电阻为 根据电功率的公式 可知，此时小灯泡的电功率为 （3）第4 次测量时，小灯泡的电阻为10Ω。从表中的数据可以看到，随着灯泡电压的增大，灯泡实际功率 增大，灯丝温度升高，灯丝的电阻值在增大。小灯泡正常发光时，其电压为25V，这电压值在第3 次实验 与第4 实验之间，那么电阻值也应该在第3 次实验与第4 实验之间。第3 次实验是8Ω，第4 实验是10Ω， 则这电阻值在8Ω 与10Ω 之间。 故选②。 2【答】（1）B （2）小灯泡断路 （3）左 （4）05 （5）18 【解析】（1）小灯泡额定电压为25V（正常发光时电阻约为12Ω）。额定电流约为 ， 此时滑动变阻器接入电路中的阻值约为 ，由此可知，应选“20Ω 2”的滑动变 阻器。故选B。 （2）电路连接完成后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，说明电路存在断路，电压表示数接 近电源电压，说明电压表并联在电源两端，测电源电压，与电压表并联的电路部分存在断路，故小灯泡断 路。 （3）由图乙可知，电压表选择小量程，分度值为01V，示数为22V。为了测量小灯泡的额定功率，应增加 小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的电阻， 故将滑动变阻器的滑片向左移动。 （4）由图丙可知，当电压为25V 时，电流为02。因此小灯泡的额定功率是P 额=U 额额=25V×02=05 （5）开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片左边的电阻与小灯泡串联，电压表测量滑动变阻器两端 的电压，要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压UL=6V，根据串联电路电压的规律可得U 滑=U- UL=18V-6V=12V，所以，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为12V 时，小灯泡正常发光。保持 滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R 串联，电压表测量滑动 变阻器滑片左边电阻两端的电压，此时电压表示数为U 左=8V，由于滑动变阻器的全部电阻连入电路，为 了间接测量出定值电阻R 两端的电压，需要测量出滑动变阻器两端的电压，故再将滑动变阻器的滑片移至 最右端，此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压，即U′=14V，在②中，滑动变阻器的全部电阻R′与定 值电阻R 串联，根据串联电路电压的规律可得，R 两端的电压UR=U-U′=18V-14V=4V，此时电路中的电 流 ，当电压表示数为U 左=8V 时，滑动变阻器滑片左边电阻的阻值 ，故在①中，小灯泡的额定电流为 ，则小灯泡的额定功率 P 额=ULL=6V×03=18