Question

13．在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω，實驗室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A   0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、滑動變阻器R（30Ω  0.5A）、開關(guān)各一只、導(dǎo)線若干．設(shè)計的電路如圖1所示：

（1）請根據(jù)電路圖1完成實物圖2的連接；
（2）實驗電路接好后，合上開關(guān)時，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
燈泡不亮、電壓表所示較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的所示情況不變
燈泡較暗、兩表所示均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變

（3）表為某小組的實驗記錄，請完成分析表：

實驗次序	電壓表所示U/V	電流表所示I/A	功率P/V	額定功率P額/V
1	3.0	0.36
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

（4）該組有-位同學(xué)曾把小燈泡正常發(fā)光時電流表示數(shù)誤記為2A，你認(rèn)為發(fā)生錯誤的原因應(yīng)該是把0～0.6A量程讀成0～3A量程
（5）接著該小組同學(xué)想測定額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率，發(fā)現(xiàn)電壓表損壞，在老師的幫助下，借來了一個電流表和一個阻值為10Ω的定值電阻R₀，連接如圖3繼續(xù)進(jìn)行實驗，連接電路后閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)電流表A₁示數(shù)為0.25A時小燈泡正常發(fā)光，此時電流表A₂的示數(shù)為0.6A，則該小燈泡的額定功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）本實驗中電流表、燈泡、變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)燈泡規(guī)格判斷電表使用的量程；
（2）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；
燈泡較暗，電路電流較小，電路電阻較大，移動滑片，燈泡亮度、電壓表和電流表的示數(shù)都不變，滑動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；
（3）電壓表與燈泡并聯(lián)測燈泡電壓．電流表與燈泡串聯(lián)測燈泡電流，根據(jù)P=UI計算燈泡在3.0V時的功率；
（4）由表格找出燈泡3.8V時的功率即額定功率，2A是0.4A的5倍，可以判斷把0～0.6A量程讀成0～3A量程；
（5）根據(jù)電路特點和歐姆定律得到燈泡正常發(fā)光的電流，由P=UI計算小燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，電流表、燈泡、變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓3.8V，所以電壓表應(yīng)使用0-15V量程；燈泡正常發(fā)光電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以電流表應(yīng)使用0-0.6A量程．實物連接如圖所示：
；
（2）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；
燈泡較暗，兩表示數(shù)較�。�電源電壓不變，電路電阻較大，移動滑片，現(xiàn)象都不改變，所以滑動變阻器都接下面兩個接線柱；
（3）由表格數(shù)據(jù)，當(dāng)電壓為3V時的電流為0.26A，所以功率：P=UI=3.0V×0.36A=1.08W；
從表格中找到燈泡3.8V下的功率為燈泡的額定功率為1.52W，
（4）指針位置相同時，0～3A量程讀數(shù)是0～0.6A量程讀數(shù)的5倍，2A是0.4A（正常工作時的電流）的5倍，所以把燈泡正常發(fā)光時電流讀成2A是把0～0.6A量程讀成0～3A量程；
（5）由圖R₀與燈泡并聯(lián)，所以U₀=U_額，
燈泡正常發(fā)光時，I_A1=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時通過燈泡電流I_L=I_A2-I_A1=0.6A-0.25A=0.35A，
所以燈泡的額定功率：P_額=U_額I_L=2.5V×0.35A=0.75W．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）

故障現(xiàn)象	檢測	故障原因
燈泡不亮、電壓表所示較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的所示情況不變	燈座斷路
燈泡較暗、兩表所示均較小	移動滑動變阻器滑片，現(xiàn)象不變	滑動變阻器都接下面兩個接線柱

（3）

實驗次序	電壓表所示U/V	電流表所示I/A	功率P/V	額定功率P額/V
1	3.0	0.36	1.08	1.52
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

（4）把0～0.6A量程讀成0～3A量程；
（5）0.25；0.75．

點評 本題是測燈泡額定功率的實驗，考查了電路連接、故障判斷、功率的計算和特殊方法測功率等．
燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0；燈泡以外的地方斷路，整個電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．