測量電功率的幾種特殊方法

發表於《中學生學習報》之《物理週刊》初三版04年20期

陝西李參軍

同學們都熟悉用如圖1的方法測量小燈泡的電功率，這是測量電功率的標準方法，除過這種方法外，還有幾種測量電功率得特殊方法，這裡就結合幾道考題予以介紹。

例1、要測出乙隻額定電壓為3.8v的小燈泡的額定功率，器材有：電源（電壓恒為6v）、阻值合適的滑動變阻器乙個、開關乙個、導線若干、電流錶一塊、電壓表一塊，其中電流錶的量程完好，電壓表的量程只有0～3v檔可用。

請設計電路，並回答：閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表的示數達到＿＿＿v時，小燈泡恰好正常發光。若此時電流錶的示數為0.

3a，則小燈泡的額定功率為＿＿＿w。

解析：顯然，小燈泡的額定電壓3.8v大於電壓表的最大量程3v，所以我們不能用電壓表直接測量小燈泡兩端的電壓；但是，由於電源電壓已知，我們可考慮通過測量滑動變阻器兩端的電壓間接測量出小燈泡兩端的電壓。

因為電源電壓為6v，小燈泡的額定電壓為3.8v，這時滑動變阻器兩端的電壓為2.2v，而2.

2v正好小於3v，所以可以這樣來測量。因此可得如圖2的電路圖。然而，由於電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，所以，要測量小燈泡的額定功率，電壓表的示數應為2.

2v。而小燈泡的額定功率應為其額定電壓（一定要注意是3.8v而不是2.

2v）和此時電流的乘積，所以有：。

可以看出，用這樣的電路測量電功率時，當電流表示數變大時電壓表示數變小；而當電流表示數變小時電壓表示數變大。有時命題者也依此命題，請同學們注意。

例2、在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師給出了如下器材：額定電壓為u0的小燈泡、電源（電壓未知）、乙個阻值為r的電阻、乙個滑動變阻器、乙隻電流錶、乙隻電壓表、乙個單刀雙擲開關和若干導線。實驗時不能忽略燈絲的電阻隨溫度的變化。

⑴小張同學設計的實驗電路圖如圖3，請你根據這個電路圖寫出測量小燈泡額定功率的主要步驟和需要測量的物理量（物理量用字母表示）。

⑵本實驗中，小燈泡額定功率的表示式p=＿＿＿＿＿＿＿。

⑶若在給出的器材中只將其中的乙隻電流錶改為乙隻電壓表，請你重新設計乙個實驗電路圖，測量小燈泡的額定功率（只畫出電路圖，不需要說明測量步驟）。

解析：⑴由於題目中只給了電流錶，所以設法使小燈泡兩端的電壓等於其額定電壓是解決問題的關鍵。從電路圖可以看出，小燈泡與定值電阻併聯，它們兩端的電壓相等，而定值電阻兩端的電壓為u=irr，這樣，如果將s擲向1時，當電流錶的示數為時，它們兩端的電壓就為小燈泡的額定電壓u0。

因此，我們可以這樣測量小燈泡的額定功率：a、計算當r兩端的電壓為u0時，通過它的電流為；b、s擲向接線柱1，調節滑動變阻器，使電流錶的示數為；c、保持滑動變阻器滑片不動，s擲向接線柱2，讀出電流表示數i。

⑵這一步我們來推導p的表示式：顯然，l和r是併聯的，當s接1時，電流錶測量的是r的電流，大小為；當s接2時，電流錶測量的是r和l的總電流i所以，通過l的電流為。而我們前面已經看到這時l兩端的正好是小燈泡的額定電壓u0，所以小燈泡的額定功率為：。

⑶由於題目中只給出了電壓表，所以應設法測量出小燈泡正常工作時的電流，而定值電阻的阻值已知，若能測量出它兩端的電壓，就能求出它的電流，這時如果小燈泡和定值電阻串聯，則小燈泡的電流就是定值電阻的電流。因此我們可設計出如圖4的電路來測量小燈泡的額定功率。

例3、某家用電能表上標有「220v 5a 3000r/kwh」的字樣，當家中某用電器單獨工作時，電能表1min轉了45轉。由此可估算出該家用電器的總功率為＿＿＿＿w。

解析：這道題可根據來計算。首先，我們要明白「3000r/kwh」的意義，它的意義是表盤每轉動3000轉用電器消耗的電能是1 kwh。

因為電能表1min轉了45轉，所以它1h應轉動2700轉，消耗0.9 kwh的電能。所以有：。

因此，該家用電器的功率為900w。需要說明的是，這本是一道簡單的題目，但是由於學生不注意教材中的小實驗，使得本題在某市的中考中得分僅為5%。這就說明對於教材的細節，尤其是應用性強的小實驗、閱讀材料一定要特別重視。

作者位址：７１０３０１　陝西省戶縣大王中學

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作者簡介：李參軍，男。2023年生。

中學物理一級教師。曾在《物理教師》、《中學物理教學參考》、《中學物理教學》、《陝西教育》、《中學生學習報》、《中學理化報》、《課堂內外》、《數理天地》、《同學少年》、《初中生》、《當代中學生》等十多種報刊發表物理教學**和數理方面的教輔文章數十篇。