燈泡的實際功率演示儀

　　摘要：作者自制電路在幾種電場中功率大小的演示儀，取得良好的教學效果。該儀器有利于突破教學的難點。
　　關鍵詞：電路；燈泡；實際功率
　　中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)7(S)-0060-2
　　1 制作方法
　　1.1 制作材料
　　一張約長80cm寬50cm的木板，40W的燈泡和60W的燈泡各一個，銅導線6~10條，2米長的細導線，螺絲釘4-6個，燈座2個，插頭一個，開關一個，接線柱6個。
　　1.2 制作步驟
　　（1）取兩根導線，長度約15cm，用剝線鉗將銅芯導線兩端分別剝取2cm，兩端分別擰成環狀，環的大小以直接能夠接到接線柱為宜。
　　（2）在薄木板上把接線柱固定，在2米長的導線一端接插頭，另一端接接線柱。具體導線、開關、燈座、燈泡按如圖1所示接好。
　　（3）在兩個燈座旁邊分別用標簽貼在木板上，電壓220V，燈泡分別為40W和60W。
　　2 演示方法
　　2.1 串聯電路
　　連接如圖1所示。“200V 40W”的燈泡和的“200V 60W”的燈泡串聯在電路中，接通電源打開開關，發現40W燈泡比60W的燈泡還要亮，根據串聯電路中電流的特點，通過兩個燈泡的電流大小相等，但是燈泡的亮度不同。60W的燈泡發光微弱。
　　其原因是：燈泡的亮度取決于燈泡兩端電壓與電流的乘積，即取決于燈泡的實際功率。因為60W和40W的燈泡燈泡串聯在電路中，所以通過兩個燈泡的電流大小相同；又60W和40W的燈泡的電阻不同，由R=U2/P可知，60W燈泡的電阻比40W燈泡的電阻小根據串聯電路分壓的特點，60W的燈泡上分得的電壓也小。由P=UI可知，60W的燈泡的實際功率比40W的實際功率要小，導致發光微弱。
　　2.2 并聯電路
　　連接如圖2所示。“200V 40W”的燈泡和的“200V 60W”的燈泡并聯在電路中，接通電源，打開開關，40W燈泡比60W的燈泡發光要暗，根據并聯電路中電壓的特點，燈泡兩端的電壓相等，但是燈泡的亮度不同。
　　其原因是：燈泡的亮度由燈泡的實際功率。因為60W和40W的燈泡燈泡并聯在電路中，兩個燈泡兩端的電壓相等；由R=U2/P可知，60W燈泡的電阻比40W燈泡的電阻小，根據并聯電路分流的特點，由I=U/R可得，通過60W的燈泡上的電流大。又由P=UI可知，60W的燈泡的實際功率比40W的實際功率要大，所以60W的燈泡發光程度比40W的要亮。
　　2.3 短路現象
　　若將圖1中“200V 40W”燈泡入線和出線用導線短接，再和“200V 60W”的燈泡連接在電路中，接通電源，打開開關，發現“200V 40W”的燈泡不亮，“200V 60W”的燈泡正常發光。
　　其原因是：“200V 40W”的燈泡在電路中，被短路，電流直接從電阻非常小的導線流過，電流不經過“200V 40W”的燈泡，所以燈泡不亮。相當于電路中只有“200V 60W”的燈泡連入電路，電源電壓為220V，所以“200V 60W”的燈泡能夠正常發光。
　　3 優點
　　裝置簡單，取材、制作容易，成本低。特別是學校實驗儀器相對較少的，可以自己動手制作，操作方便（串聯和并聯很容易調節，只需要稍微變動一兩根導線），實驗現象明顯。可以讓學生弄懂燈泡的亮度是由實際功率決定的難點，對短路現象給以直觀的認識。在教學實踐中此儀器受到教師們的好評。
　　(欄目編輯王柏廬)