測量小燈泡的實際功率

劉永樹

測量小燈泡的功率屬于《初中物理課程標準》規定的20個學生必做實驗之一，既是中考電學的重點，也是學習的難點。今天，老師就與同學們一起來進行這個實驗。

一、伏安法測功率

實驗原理：P = UI。伏安法就是用電壓表測量小燈泡兩端的電壓，用電流表測量通過燈泡的電流，運用公式P = UI計算出燈泡的實際電功率。

實驗目的：探究燈泡的實際功率隨燈泡兩端實際電壓的變化規律。

實驗要點：

（1）調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的實際電壓小于額定電壓（U實 < U額），測量出小燈泡的電功率;

（2）調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的實際電壓等于額定電壓（U實 = U額），測量出小燈泡的電功率P額 = P實;

（3）調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的實際電壓高于額定電壓（U實 > U額），測量出小燈泡的電功率。

實驗器材：電壓表、電流表、標注有額定電壓和額定功率的小燈泡、滑動變阻器、電源、導線和開關。

實驗電路：由于滑動變阻器肩負著改變燈泡兩端電壓的重任，燈泡只能與滑動變阻器串聯，電流表采用外接法，電壓表與燈泡并聯，常用的電路圖如圖1所示。

二、實驗注意事項

1. 連接電路前，開關應處于斷開狀態，滑動變阻器的滑片應放在最大阻值處，其目的是保護電路;

2. 電壓表和電流表要選擇合適的量程，指針偏轉最好大于量程的三分之一;

3. 正確連接電壓表和電流表，要讓電流從電表的“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出;

4. 小燈泡兩端的實際電壓不得高于其額定電壓的25%，否則容易損壞小燈泡;

5. 由于小燈泡的實際功率隨著實際電壓的變大而增大，所以不能將三次的實際功率取平均值作為小燈泡的額定功率。

三、真題在線

例（2020·貴州·黔南）測量小燈泡額定功率的實驗電路如圖2所示，實驗器材有：標有“2.5 V”字樣的待測小燈泡、電壓恒為4.5 V的電源、標有“20 Ω 1 A”的滑動變阻器、電流表（量程為0～0.6 A、0～3 A）、電壓表（量程為0～3 V、0～15 V）、 開關及導線若干。

（1）為保護電路元件安全，連接電路時開關應 ; 閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應調至 （選填“A”或“B”） 端。

（2）按圖連接好電路后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片P移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數。經檢查，導線連接完好，則電路故障是： 。

（3）排除故障后，向右移動變阻器滑片P，會看到燈泡變 （填 “暗”或“亮”）一些，這說明燈泡的實際功率與 有關系。

（4）實驗中電壓表示數如圖3所示，為測量燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片P向 （選填“左”或“右”）移動，直到電壓表示數為 時為止。

（5）當小燈泡兩端的電壓為額定電壓時，電流表的示數為0.3 A，則小燈泡的額定功率為 W。

解析：（1）在連接電路前，開關應斷開，為保護電路元件安全，要將滑動變阻器滑片移到阻值最大處，即B處。（2）燈泡不亮其原因可能有兩種：一是電路中沒有電流通過，此時電表的示數應該為0，電壓表和電流表的指針均不偏轉;二是燈泡斷路，電壓表與電源串聯，由于電壓表電阻太大，電路中的電流太小，電流表會無示數，而電壓表示數接近電源電壓;三是當電壓表與燈泡串聯時，導致電路中的電流太小，燈泡發出微弱的光，人眼仍然看不到，相當于燈泡不發光，此時，電流表示數為0，電壓表的示數接近于電源電壓。閉合開關，將滑動變阻器的滑片P移到最左端時，燈不亮，電壓表有較大的示數，說明是燈泡斷路。（3）在串聯電路中U1∶U2 = R1∶R2， 向右移動變阻器滑片P，滑動變阻器連入電路的電阻變大，分得的電壓也變大，燈泡兩端的電壓會變小，燈泡的實際功率變小，燈泡會變暗，說明燈泡的實際功率與實際電壓有關系。（4）根據圖3可知，電壓表的示數為2.2 V，小于2.5 V，說明要將燈泡兩端的電壓調高，就要降低滑動變阻器兩端的電壓，滑動變阻器的電阻要變小，應將滑動變阻器的滑片P向左移動，當電壓表的示數為小燈泡額定電壓2.5 V時，測量的燈泡實際功率才等于額定功率。（5）根據P = UI， 小燈泡的額定功率為P = 2.5 V × 0.3 A = 0.75 W。

答案：（1）斷開 ?B （2）燈泡斷路 （3）暗 燈泡兩端的實際電壓 （4）左 2.5 V （5）0.75