(1)伏安法测灯泡电功率的原理是:电功率公式P=UI.
(2)根据灯泡额定电压和额定功率确定电流表的量程,将电流表串联在灯泡两端.
(3)闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路断路造成的;电流表示数为零,说明电路存在断路;电压表示数接近3V,接近电源电压,说明电压表与电源两端相连,电压表并联电路之外不存在断路;取下灯泡,电路断路,两表示数不变,综合分析可知,电路故障原因是灯泡断路造成的.
(4)电压表示数小于灯泡额定电压,为使灯泡正常发光,应调节滑动变阻器,增大灯泡电压.
(5)故障排除后,闭合开关时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,灯泡两端电压是处于最小值,所以要提高灯泡两端的电压,需要减小电路电阻,减小滑动变阻器的电阻;根据电路图确定滑片的移动方向;
由图示电流表确定电流表的量程与分度值,读出电流表的示数,灯泡在额定电压下的功率为额定功率,由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率,根据R=求灯泡的阻值.
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路,另一方面可以改变灯泡两端电压.
(6)在探究电流跟电阻的关系的实验中,因为保持电阻两端的电压为2V不变,则根据串联电路的电阻与电压的关系,即可结合滑动变阻器的最大阻值解答.
解:(1)该实验的实验原理是P=UI.
(2)灯泡额定电压是2.5V,额定功率约1W,则灯泡正常工作时电流约为:I===0.4A,所以电流表应选0~0.6A量程,电流表与灯泡串联,电路图如图所示:
(3)灯泡不亮,可能是灯泡断路,或灯泡短路,或灯泡之外电路断路造成的;
电流表无示数,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表与电源连接相连,
电压表并联电路之外电路不存在断路,综合分析可知,小灯泡开路.
(4)闭合开关,电压表示数小于灯泡额定电压,为了是灯泡两端的电压达到额定电压值,则移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视电压表的示数.使灯泡两端电压等于灯泡额定电压为止.
(5)故障排除后,闭合开关时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,灯泡两端电压是处于最小值,所以要提高灯泡两端的电压,需要减小电路电阻,即应将滑片P向B端移动;
由图示电流表可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.2A,
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
灯泡的阻值为R===12.5Ω.
滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路,另一方面可以改变灯泡两端电压,
(6)在探究电流跟电阻的关系的实验中,保持电压表示数始终为如图(丙)所示,即保持电阻两端的电压为2V不变,
1.先设计实验电路,画出实验电路图,并设计实验记录所用的表格。按照电路图把各个器件连接起来
2.检查实验电路,确认无误后,闭合开关S,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,注意观察电压表的示数,当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,停止移动滑动变阻器的滑片,并记下电流表的示数。把电压、电流值代入公式P=UI,计算出小灯泡的额定功率。
3,继续缓慢调节滑动变阻器滑片P,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度变化,并记下电压表和电流表的示数。把电压、电流值代入公式P=UI,计算出小灯泡此时的实际功率。
4.继续缓慢调节滑动变阻器滑片P,使小灯泡两端电压约为额定电压的0.8倍,观察小灯泡的亮度变化,并记下电压表和电流表的示数。把电压、电流值代入公式P=UI,计算出小灯泡此时的实际功率。
5.整理实验器材。断开开关,拆除导线。把实验器材摆放整齐。
物理学科网-实验测量小灯泡的电功率
一、实验原理:P=UI
用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测小灯泡中的电流,利用公式P=UI计算电功率,在额定电压下测出的电功率就是额定功率.这是物理学中常用的一种间接测量方法,这种方法又被称为伏安法.
二、实验器材
电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡及灯座、开关、导线若干.
三、实验电路图
如图15—28所示,由于需要多次改变灯泡两端的电压和电流,所以要使用滑动变阻器来调节.
四、实验步骤
1.按没计的电路图连接实物,并设计实验记录表格.
2.检查电路无误后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,此时注意观察电压表的示数,当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时,停止滑动,并记下电流表的示数.代入P=UI公式算出小灯泡的额定功率.
3.调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的发光情况,并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI,算出小灯泡此时的实际功率.
4.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察小灯泡的发光情况.并记下电压表和电流表的示数,代入公式P=UI,算出小灯泡此时的实际功率.
5.整理实验器材.
注意:在进行实验时应注意以下几点:
①电源电压应高于小灯泡的额定电压,例如,测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源.
②电压表的量程应大于小灯泡的额定电压,电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流.
③滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流,而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多,以使调节效果明显.
④根据串联分压原理进行判断,准确熟练地调节滑动变阻器,使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光.尤其在做第二次实验时,需小心调节滑动变阻器,以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡.
⑤开始连接电路时,要使开关断开,闭合开关前,要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处.
⑥开始实验前,要检查电路并试触,实验结束,要先断开开关,再整理电路
一、测量小灯泡的额定功率
1、根据P额=U额×I设计实验电路(如下图,可采用标有2.5V字样的小灯泡)。
2、将电流表和电压表调零,然后连接这个电路。如下图:
3、检查电路后,闭合开关S,调节滑片P,使电压表的示数U额=2.5V,观察并记录这时电流表的示数I。
4、根据公式P额=U额×I,计算出小灯泡的额定功率。
二、测量小灯泡不在额定电压下工作时的实际功率
1、还是上面的电路,调节滑片P的位置,使电压表的示数等于2V,观察小灯泡的亮度,并记录各表的示数,计算这时小灯泡的实际功率:P实=U实×I
2、调节滑片位置,使电压表的示数等于3V,重复前面的实验步骤即可。
(1)观察电路图可知,电压表所测的是灯泡与变阻器的总电压,但是此实验需要测的是灯泡的电压,应将电压表与小灯泡并联,改正方法如图所示;
(2)多次试验可以测量不同电压下通过小灯泡的电流,观察小灯泡的亮度变化,根据公式P=UI计算出的电功率,研究灯泡亮度与实际电功率、实际电压的关系;
小灯泡两端的最小电压为1V,电路中的电流约为I=
U |
R′ |
1V |
8Ω |
根据串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压U2=U-U1=6V-1V=5V,
滑动变阻器接入电路中的电阻约为R=
U2 |
I′ |
5V |
0.125A |
因为40Ω远大于R2.的最大阻值20Ω,则应选择滑动变阻器R1(50Ω 1.0A);
由图3可知,小灯泡两端的额定电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.3A,由串联电路的电流特点可知,电路中的电流为0.3A,通过滑动变阻器的电流也为0.3A,
由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压U'=U-UL=6V-2.5V=3.5V,
则此时滑动变阻器接入电路中的阻值R=
U′ |
I |
3.5V |
0.3A |
要使灯泡上的电压不超过其额定电压,根据串分压的知识可知,应使滑动变阻器接入电路中的阻值不小于1.17Ω;
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,则电压表的量程应选择0~3V,分度值为0.1V,则图2中电压表示数为1.6V,
由(2)中根据灯丝电阻在正常工作时的大约阻值计算出的灯丝两端的电流I'=0.125A可知,电流表的量程应选择0~0.6A,分度值为0.02A,则图2中电流表示数为0.24A,则此时小灯泡的功率P=UI=1.6V×0.24A=0.384W,
电压表示数为1.6V,小于灯泡的额定电压2.5V,因此此时灯泡的实际功率小于灯泡的额定功率,为了使灯泡正常发光,需使滑动变阻器接入电路中的电阻减小,故将滑片向右移动;
(4)根据图乙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.3A,故灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W.
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)测量不同电压下小灯泡的电功率,研究灯泡亮度与实际电功率、实际电压的关系;R1;1.17;(3)0.384;右;(4)0.75.
大家在关注