Question

如圖所示是某同學(xué)“測(cè)定額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)電路圖．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表已損壞，但手邊還有一只電壓表V₀和一個(gè)電阻箱R₀可利用，試用這些元件在虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定小燈泡額定功率的電路圖．
（2）寫出簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作步驟．
（3）寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式．
（4）若按你的設(shè)計(jì)，電路連接正確無(wú)誤，器材完好無(wú)損，無(wú)論怎樣改變滑動(dòng)變阻器的阻值，小燈泡的亮度始終比正常發(fā)光時(shí)暗，此現(xiàn)象說(shuō)明了什么？其原因可能是由什么引起的．

Answer 1

分析：（1）若沒(méi)有電流表，只有電壓表，要測(cè)燈泡的額定功率，則需使電阻箱與燈泡串聯(lián)，測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻箱兩端的電壓，可根據(jù)I=

U

R

求出電阻箱的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)，可知燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，從而可根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定功率．
（2）根據(jù)串分壓的特點(diǎn)，若電源電壓低或串聯(lián)的電阻箱阻值太大，都會(huì)引起燈泡兩端的電壓達(dá)不到額定電壓而發(fā)光很暗．

解答：解：（1）若沒(méi)有電流表，則可以用電壓表和電阻箱并聯(lián)代替電壓表，后與燈泡串聯(lián)，通過(guò)電阻箱的電流便等于燈泡的電流，使電壓表V與燈泡并聯(lián)，測(cè)出燈泡的電壓，便可根據(jù)功率公式測(cè)量其額定功率，如圖所示：

（2）①按照電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大值，再閉合開(kāi)關(guān)S．
②調(diào)節(jié)滑片P及電阻箱R₀，使電壓表示數(shù)達(dá)到U_L=2.5V，讀出此時(shí)V₀示數(shù)U₀及電阻箱的阻值R₀．
（3）燈泡的額定電壓U_L=2.5V，燈泡的額定電流I_L=I₀=

U0

R0

，則P_L=U_LI_L=UL?

U0

R0

．
（4）無(wú)論怎樣改變滑動(dòng)變阻器的阻值，小燈泡的亮度始終比正常發(fā)光時(shí)暗，此現(xiàn)象說(shuō)明燈泡兩端電壓低于2.5V；
原因可能是電源電壓過(guò)低，或電阻箱R₀的阻值過(guò)大而造成的．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）①按照電路圖連接電路，將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大值，再閉合開(kāi)關(guān)S．
②調(diào)節(jié)滑片P及電阻箱R₀，使電壓表示數(shù)達(dá)到U_L=2.5V，讀出此時(shí)V₀示數(shù)U₀及電阻箱的阻值R₀．
（3）P_L=UL?

U0

R0

．
（4）說(shuō)明燈泡兩端電壓低于2.5V；電源電壓過(guò)低，或電阻箱R₀的阻值過(guò)大．

點(diǎn)評(píng)：伏安法測(cè)燈泡額定功率時(shí)，若電流表和電壓表?yè)p壞，則應(yīng)使用若電流表?yè)p壞，使已知電阻與燈泡、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)．調(diào)節(jié)滑片，使燈泡正常工作，測(cè)已知電阻兩端電壓，求已知電阻電流即燈泡的額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率．
若電壓表?yè)p壞，使已知電阻與燈泡并聯(lián)，再與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，調(diào)節(jié)滑片，使燈泡正常工作，求已知電阻電流，求已知電阻電壓，即燈泡的額定電壓，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡的額定功率．
電流表和定值電阻可替代電壓表；電流表和定值電阻可替代電流表．