Question

如圖所示是某同學“測定額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率”的實驗電路圖．
（1）實驗時發(fā)現(xiàn)電流表已損壞，但手邊還有一只電壓表V₀和一個電阻箱R₀可利用，試用這些元件在虛線框內設計一個測定小燈泡額定功率的電路圖．
（2）寫出簡單的實驗操作步驟．
（3）寫出小燈泡額定功率的表達式．
（4）若按你的設計，電路連接正確無誤，器材完好無損，無論怎樣改變滑動變阻器的阻值，小燈泡的亮度始終比正常發(fā)光時暗，此現(xiàn)象說明了什么？其原因可能是由什么引起的．

Answer 1

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

U

R

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

解答：解：（1）若沒有電流表，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)，測出燈泡的電壓，便可根據功率公式測量其額定功率，如圖所示：

（2）①按照電路圖連接電路，將滑動變阻器調到最大值，再閉合開關S．
②調節(jié)滑片P及電阻箱R₀，使電壓表示數達到U_L=2.5V，讀出此時V₀示數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）無論怎樣改變滑動變阻器的阻值，小燈泡的亮度始終比正常發(fā)光時暗，此現(xiàn)象說明燈泡兩端電壓低于2.5V；
原因可能是電源電壓過低，或電阻箱R₀的阻值過大而造成的．
故答案為：（1）見上圖；
（2）①按照電路圖連接電路，將滑動變阻器調到最大值，再閉合開關S．
②調節(jié)滑片P及電阻箱R₀，使電壓表示數達到U_L=2.5V，讀出此時V₀示數U₀及電阻箱的阻值R₀．
（3）P_L=UL?

U0

R0

．
（4）說明燈泡兩端電壓低于2.5V；電源電壓過低，或電阻箱R₀的阻值過大．

點評：伏安法測燈泡額定功率時，若電流表和電壓表損壞，則應使用若電流表損壞，使已知電阻與燈泡、滑動變阻器串聯(lián)．調節(jié)滑片，使燈泡正常工作，測已知電阻兩端電壓，求已知電阻電流即燈泡的額定電流，根據P=UI計算燈泡的額定功率．
若電壓表損壞，使已知電阻與燈泡并聯(lián)，再與滑動變阻器串聯(lián)，調節(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P=UI計算燈泡的額定功率．
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．