测小灯泡电功率实验专题复习

又一本 2017-01-27

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“测量小灯泡的额定功率”实验是一个综合性电学试验，能综合考查电学知识的学习和掌握情况，是各地中考重点考查的实验。

实验中常考查的知识点主要有：实验的原理；元器件规格的选择，包括电源电压的选择、滑动变阻器规格的选择、电压表电流表量程的选择等；实物电路的正确连接，包括电流表、电压表、滑动变阻器的连接方法；电流表、电压表的读数；实验数据的处理；实验中常见故障的判断与排除等。针对“测量小灯泡的额定功率”的常见考点，同学们要在下面几个方面重点掌握：

1．实验原理

调节滑动变阻器，使电压表示数等于额定电压，再读出此时电流表示数，则灯泡额定功率可以用计算。

2．元器件规格的选择依据

电源：选择电源的电压要大于小灯泡的额定电压。

电流表：电流表的量程要大于小灯泡的额定电流。

电压表：电压表的量程要大于小灯泡的额定电压。

滑动变阻器：滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，选择滑动变阻器的最大阻值时要兼顾电源电压和灯泡的额定电压，不要出现滑动变阻器处于阻值最大时，灯泡的实际电压大于其额定电压。

3．连接电路时的注意事项

电路连接时，开关必须断开。要注意电流表、电压表、滑动变阻器的接法。电流表要串联，要“正进负出”，要根据通过灯泡的电流考虑量程；电压表要并联，要“正进负出”，要根据灯泡的额定电压考虑量程；滑动变阻器要串联，要“一上一下”接入电路，要把滑片移到阻值最大处，以确保电路的安全。

4．实验中常见故障的判断与排除

电路故障无非是出现短路、断路、电表连接错误（没注意串并、量程、正负）、滑动变阻器接法错误（没注意开始时阻值最大、一上一下），这些都会引起电表指针偏转异常（反偏、满偏、偏小甚至不偏），用电器无法正常工作。根据电流表和电压表的示数判断电路故障：电流表示数为零，可能电流出现短路或电路中出现断路；电压表示数为零，可能电压表短路，或干路中有断路，也可能是与之并联的电路出现短路；电压表示数不为零，可能是与之并联的电路出现断路。考题中常出现的故障主要有：①闭合开关，发现电流表、电压表示数较小，灯泡不亮，接下来应该怎么做？这其实不是电路故障。因为滑动变阻器这时还处于阻值最大处，所以电路中的电流较小，较小的电流不足以使灯泡发光。因此接下来应调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压；②灯泡较暗、两表的示数均较小，移动滑动变阻器滑片，现象不变。发生这种故障的原因是滑动变阻器一直处于阻值最大，即很可能是把滑动变阻器的下面两个接线柱接入电路了；③灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数。电路一定存在断路，而且电路就在与电压表并联的灯泡这个支路上；④灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数。这可能是灯泡或电压表处发生短路。

5．数据处理时，不能采用多次测量取平均值的方法计算小灯泡的额定功率

实验中，往往要测量小灯泡在不同情况下的电功率。通常要测量在小于、等于和略大于灯泡额定电压下功率，这样在计算小灯泡的额定功率时不能采用多次测量取平均值的方法。这是因为灯泡的额定功率必须是在额定电压下测出的，不在额定电压下测出的，不是额定功率。

6．特殊法测功率

伏安法是测额定功率的基本方法，如果没有电压表，可以利用电流表和一个定值电阻测量；同样，没有电流表，也可以利用电压表和一个定值电阻测量。无论哪种方法必须直接或间接知道灯泡电压和电流。在求灯泡的电压和电流时，串并联电路的电压和电流的规律以及欧姆定律是我们必须利用的两个有用的武器。

例：（2013河南中考）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“3.8V”字样，电源电压恒定。

（1）请你用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整。

图1 图2 图3

（2）连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是：________________________________。

（3）故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视______的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图2所示，则灯泡的额定功率为____________W。

（4）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图3所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：

①闭合开关S₁，将S₂拨到触点________（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______V；

②再将开关S₂拨到触点____________（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；

③灯泡额定功率的表达式为P_额=______________________（用已知量和测量量表示）。

解析：本题考查了伏安法测灯泡的额定功率，涉及了实物电路连接，故障电路判断，电表的读数，特殊法测功率等。（1）连接实物电路时，灯泡要与电流表、滑动变阻器串联，与电压表并联。还要注意滑动变阻器的接线柱要“一上一下”接入电路，因为灯泡上标有“3.8V”字样，所以电压表要选用“15V”的接线柱，并注意“正进负出”。（2）电压表的示数接近电源电压，说明电压表的正、负接线柱分别到电源的正、负极间的电路是通路。因此故障原因就是灯泡处断路（可能是灯泡的灯丝断路、灯泡与底座接触不良等）。（3）要测量灯泡的额定功率，必须让灯泡的电压等于其额定电压。所以，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电压表的示数，直至为“3.8V”。要读出此时电流表的示数，必须要想清楚其量程。观察实物电路可看出，电流表采用的量程为0～0.6A，所以电流表要按刻度盘的下排数字读数，为“0.4A”。则灯泡的额定功率为。（4）从图3看出，这是在没有电流表的情况下，用电压表和定值电阻测灯泡的额定功率。其基本思路就是先调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压等于额定电压“3.8V”，再设法测出此时通过灯泡的电流。根据串联电路电流相等，这个电流等于通过电阻R₀的电流。通过电阻R₀的电流可用串联电路的电压规律和欧姆定律得出。