Question

某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω  0.5A）、R₂（10Ω  0.5A）、R₃（500Ω  1A）．同學(xué)們設(shè)計(jì)的電路如圖所示：
（1）電壓表應(yīng)選用______擋，電流表選______擋，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______（選填“R₁”、“R₂”、“R₃”）；
（2）實(shí)驗(yàn)電路接好后，合上開關(guān)時(shí)，部分同學(xué)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據(jù)現(xiàn)象和檢測結(jié)果指出故障的可能原因：

故 障 現(xiàn) 象	檢    測	故 障 原 因
a．燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變
b．燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變

（3）下表為某小組的實(shí)驗(yàn)記錄分析表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額==1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認(rèn)為正確測量結(jié)果P_額=______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，利用I=求出燈泡額定電流確定電流表的量程，選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格，要從電路需要滑動(dòng)變阻器的最大電阻和電路通過的最大電流考慮：滑動(dòng)變阻器的最大阻值要稍大于電路需要滑動(dòng)變阻器的最大阻值．滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流大于電路最大電流．
（2）燈泡較暗，電路電流較小，電路電阻較大，移動(dòng)滑片，燈泡亮度、電壓表和電流表的示數(shù)都不變，滑動(dòng)變阻器不能改變電路電阻，并且電路電阻很大，可以判斷故障原因．燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，電壓表示數(shù)較大，電壓表與電源接通，取下燈泡，電壓表和電流表的示數(shù)不變，可斷定燈泡斷路．
（3）由于燈泡的實(shí)際功率不是定值，所以不能求平均值；當(dāng)燈泡在額定電壓下，燈泡正常工作時(shí)的實(shí)際功率等于燈泡的額定功率．
解答：解：（1）因?yàn)闊舻念~定電壓為3.8V，所以電壓表選0～15V量程；
加在燈兩端的電壓為3.8V時(shí)，I===0.38A，所以電流表的量程為0～0.6A；
當(dāng)燈正常發(fā)光時(shí)，電路的總電阻為R_總=≈15.8Ω，變阻器連入的電阻為R=R_總-R_L=15.8Ω-10Ω=5.8Ω，
滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻，“5Ω  0.5A”電阻太小，“500Ω  1A”電阻太大．“10Ω  0.5A”的滑動(dòng)變阻器電阻和電流都合適．
（2）燈泡較暗，兩表示數(shù)較小說明，在電源電壓不變時(shí)，電路中電阻較大，移動(dòng)滑片，現(xiàn)象都不改變，所以滑動(dòng)變阻器都接下面兩個(gè)接線柱．
燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電流斷路，電壓表有較大示數(shù)，取下燈泡，兩表示數(shù)不變，可以斷定燈泡斷路．
（3）由于燈泡的實(shí)際功率不是定值，所以不能通過求平均值的方法來求功率；該小組數(shù)據(jù)處理過程是錯(cuò)誤的；
額定功率等于燈泡正常工作時(shí)的實(shí)際功率，即實(shí)際電壓為3.8V時(shí)的實(shí)際功率1.52W．
故答案為：（1）0～15V；0～0.6A；R₂；（2）a、滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱；b、燈泡斷路；（3）1.52．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器量程的選擇，電路故障的判斷等，關(guān)鍵是對(duì)額定功率的理解和掌握．