测量小灯泡电功率探究实验

测量小灯泡电功率的探究实验
实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

实验原理：根据公式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”。

实验电路：根据实验的目的和原理设计如下电路。

实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

器材说明：用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。

实验步骤：
（1）按电路图连接好电路；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。

（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。

观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。

（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。

观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。

（5）计算出三种情况下小灯泡的电功率
（6）断开电路，整理器材。

实验数据（记录）表格：
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。

分析论证：由公式P=IU计算小灯泡的功率。

（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）分析比较额定电功率和实际电功率大小问题，比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。

（1）当U实=U额时， P实=P额，正常发光
（2）当U实<U额时，P实< P额，较暗
（3）当U实>U额时，P实> P额，较亮
实验结论：
（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。

实际电压越大，小灯泡功率越大。

（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

实验拓展：测小灯泡的电功率和用伏安法测电阻两实验有相似之处，也有明显区别，列表对比分析如下：
伏安法测小灯泡的电阻要多次测量求平均值减小误差，而测小灯泡的电功率为何不能也求平均值呢？
随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。

为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。

【同步达纲练习】
1．在“测定小灯泡额定功率”的实验中(小灯泡标有“3．8V”字样，灯泡的电阻约为12Ω)：
(1)在连接电路时，开关应该是______的．
(2)某同学在连接实验电路时还有导线未接上，如图7-30a所示．请你用笔画线代替导线，把图中电路连接好，闭合开关后，要求变阻器滑片向右移动时灯泡变亮(请勿更改原有导线，且所有导线不得交叉)．
(3)正确连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为________时，灯泡正常发光，此时电流表的指针位置如图7-30b所示，其示数为________，则小灯泡的额定功率是_________．
(2003年，南京) 2．在做“测定小灯泡的电功率”的实验中，已知实验用小灯泡的额定电压为2．5V，额定功率约为1W，某同学想较准确地测出小灯泡的额定功率，连接了如图7-31a所示的实验电路．
(1)该同学正要闭合开关进行实验，老师又帮他检查了一下电路，发现电路中有三处错误或不妥．请把它们找出来，并填写在下面的横线上．
①__________________________________________________________________
②__________________________________________________________________
③__________________________________________________________________
(2)电路改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压为2．5V，此时电流表的示数如图7-31b所示，该电流为_______A．小灯泡的额定功率为_______W．
(2003年，南通) 3．几位同学在做“测定小灯泡的电功率”实验．
(1)请在虚线框中画出实验电路图；
(2)在连接电路中，开关应_______，滑动变阻器的滑片应移到______________处；
(3)小荣同学实验时，所用的电压表量程是0～3V，但刻度模糊不清，无法直接读出实验数据，却能从0～15V档的刻度线看出指针停在11．5V处，则加在电压表两端的实际电压为_______V；
(4)平平同学连接好实验电路，检查无误后，闭合开关，发现电流表指针偏转，电压表指针几乎不动，该故障的原因是 ( )
(A)灯泡灯丝断了 (B)电流表接线短路
(C)电源接触不良 (D)灯座接线短路
(2003年，江西) 4．图7-32所示的电路图，在我们的物理学习中多次使用．请根据此图，选择一个做过的实验或者进行创新设计．具体要求：
(1)如果选择做过的实验，应写出实验名称、实验步骤和实验结果表达式．
(2)如果选择创新设计，应写出设计名称(自定)和设计意图．
(2003年，陕西) 5．如图7-33甲所示是某同学在做“测定小灯泡功率”实验时所连接的实验电路，闭合开关后发现小灯泡不亮，而两表均有读数．调节滑动变阻器的滑片也仍旧如此，没有变化．
实验中小灯泡上标有“2．5V0．3A”字样，滑动变阻器的铭牌如图7-33乙所示，实验前检查所有的实验器材都是完好的，但实验电路中有—处连接错误，请指出是什么错误?____________________________________________________________________________ 小灯泡为什么不亮呢?说明你的理由．__________________________________________ _______________________________________________________________________________ 在下边方框内画出正确的实验电路图．
(2003年，杭州)
6．如图7-34a所示，是小强测量一只标有“2．5V”字样小灯泡电功率的实验电路．但尚未连接完．(小灯泡电阻约为10Ω)
(1)请你用笔画线代替导线帮他完成电路连接(画线不许交叉)
(2)连接电路时，应注意：开关要________；变阻器的滑片要移到________
(3)电路连接准确无误后，闭合开关，移动变阻器滑片P使小灯泡正常发光．此时，电流表示数如同7-34b所示，则小灯泡的额定功率为______________W．
(4)另—小组在做此实验时，连完电路，闭合开关后，发现电流表的指针反向偏转，他们应采取的纠正方法是________．
(2003年，黑龙江)
7．小明同学在做“测定小灯泡功率”实验时，选取了—个标有“2．5V”的小灯泡和必要的器材，用导线把实验器材连接起来，如图7-35所示．
(1)在开始测量前，请你帮小明检查实验器材连接图，如有错误，在图上错误的连线上打“Ⅹ”，再用笔画线画出正确的连线(要求改动的连线最少)．
(2)经检查改正连线后，小明连续进行了4次测量，并把测量得到的数据和观察到的现象填写在下面表格里．
请你和小明分析上表中的数据和现象，可得到：
A．小灯泡的额定功率是________W；
B．小灯泡逐渐变亮，表明灯丝温度逐渐________；
C．小灯泡逐渐变亮，表明灯丝的电阻逐渐_________；
D．由此可知，灯丝的电阻是随温度升高而__________．
(2003年，玉林) 8．如果利用一段足够长的电阻丝(这根电阻丝每厘米长的电阻为0．5Ω)来安装一只调光小电灯，你准备怎么做?提供的灯泡为“6V3．6W”，电源电压为9V，要求：
(1)设计一个电路，使灯泡既能正常发光，又能起调光作用．(通过计算加以说明，并画出电路图)
(2)说说你的具体制作方案．(在制作过程中，需要的其他器材可以自行选用)
(3)如果将这样的调光方式用到家庭照明电路中，能否真正起到节能作用?请说说你的想法．。