巧用乙隻電壓表測量小燈泡的額定功率

2022-10-05 16:48:04 字數 1299 閱讀 9501

河北省唐山市第四十二中學王冬梅

根據公式p=ui,測量小燈泡的額定功率是初中學生應掌握的一項基本技能。有如下的實驗題目:

現有電壓表、滑動變阻器、已知阻值的定值電阻r0、額定電壓為2.5v的待測燈泡、電池組、開關各乙個,導線若干。利用以上器材測量小燈泡的額定功率。要求:

(1)畫出電路圖;(2)寫出實驗步驟;(3)寫出測量小燈泡的額定功率的表示式。

分析1 根據公式p=ui,實驗器材中應該有電壓表和電流錶,但題目沒有提供電流錶,而是多了乙個定值電阻r0,所以我們的基本思路應該是:將小燈泡與定值電阻r0組成串聯電路,調節滑動變阻器,使小燈泡兩端的電壓為2.5v時,再測出此時定值電阻r0兩端的電壓ur,則串聯電路的電流i可求出,再用公式p=ui計算出小燈泡的額定功率。

方法一常規方法

(1)電路圖如圖1所示。

(2)實驗步驟。①如圖1所示先將電壓表併聯在小燈泡兩端,調節滑動變阻器,使電壓表的指標指到2.5v處。②保持滑動變阻器滑片p的位置不變,將併聯在小燈泡兩端的電壓表取下來併聯到定值電阻r0的兩端,記下此時電壓表的示數u。

(3)小燈泡的額定功率為

分析2 利用串聯電路的特點,給我們提供了另一種思路。

方法二比例法

詳解(一)

(1)電路圖如圖2所示。

(2)實驗步驟。①如圖2所示將滑動變阻器的滑片p移到a點,閉合開關s,則定值電阻r0被短路,此時電壓表的示數u為小燈泡兩端的電壓,也是電源的電壓。②保持滑動變阻器滑片p的位置不變,將開關s斷開,此時小燈泡與定值電阻r0串聯接入電路中,電壓表的示數變為ul,加在r0上的電壓為。

③調節滑動變阻器,使小燈泡兩端的電壓變為2.5v,則電阻上的電壓ur滿足,

則(3)小燈泡的額定功率。

分析3 上述解法的實驗步驟中③可以省略,只要知道小燈泡與定值電阻r0的分壓比,當小燈泡兩端的電壓變為2.5v時,定值電阻r0兩端的電壓可以通過比例式推導出來,所以本實驗可以不用滑動變阻器,詳解如下。

詳解(二)

(1)電路圖所圖3所示。

(2)實驗步驟①如圖所示,閉合開關s,觀察此時電壓表的示數u。②將開關s斷開,觀察電壓表的示數變為ul。

(3)小燈泡的額定功率為

分析4 借鑑方法一的思路,要測量小燈泡與定值電阻r0的電壓,而手頭只有乙個電壓表,我們可以利用開關的特殊性,想辦法通過開關的通斷來測出兩個元件的電壓。

方法三特解法

(1)電路圖如圖4所示。

(2)實驗步驟。①將開關s撥到a處,調節滑動變阻器,使電壓表指標指到2.5v處。②保持滑動變阻器滑片p的位置不變,將開關s撥到b處,然後觀察電壓表的示數u,則定值電阻r0上的電壓為(u-2.5)。

(3)小燈泡的額定功率為

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