劉永樹(shù)

測(cè)量小燈泡的功率屬于《初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的20個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一，既是中考電學(xué)的重點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。今天，老師就與同學(xué)們一起來(lái)進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

一、伏安法測(cè)功率

實(shí)驗(yàn)原理：P = UI。伏安法就是用電壓表測(cè)量小燈泡兩端的電壓，用電流表測(cè)量通過(guò)燈泡的電流，運(yùn)用公式P = UI計(jì)算出燈泡的實(shí)際電功率。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繜襞莸膶?shí)際功率隨燈泡兩端實(shí)際電壓的變化規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：

（1）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的實(shí)際電壓小于額定電壓（U實(shí) < U額），測(cè)量出小燈泡的電功率;

（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的實(shí)際電壓等于額定電壓（U實(shí) = U額），測(cè)量出小燈泡的電功率P額 = P實(shí);

（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡兩端的實(shí)際電壓高于額定電壓（U實(shí) > U額），測(cè)量出小燈泡的電功率。

實(shí)驗(yàn)器材：電壓表、電流表、標(biāo)注有額定電壓和額定功率的小燈泡、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)。

實(shí)驗(yàn)電路：由于滑動(dòng)變阻器肩負(fù)著改變燈泡兩端電壓的重任，燈泡只能與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表采用外接法，電壓表與燈泡并聯(lián)，常用的電路圖如圖1所示。

二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1. 連接電路前，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)放在最大阻值處，其目的是保護(hù)電路;

2. 電壓表和電流表要選擇合適的量程，指針偏轉(zhuǎn)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(shí)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(shí)際功率隨著實(shí)際電壓的變大而增大，所以不能將三次的實(shí)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(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示，實(shí)驗(yàn)器材有：標(biāo)有“2.5 V”字樣的待測(cè)小燈泡、電壓恒為4.5 V的電源、標(biāo)有“20 Ω 1 A”的滑動(dòng)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(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干。

（1）為保護(hù)電路元件安全，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng) ; 閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)調(diào)至 （選填“A”或“B”） 端。

（2）按圖連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)。經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路故障是： 。

（3）排除故障后，向右移動(dòng)變阻器滑片P，會(huì)看到燈泡變 （填 “暗”或“亮”）一些，這說(shuō)明燈泡的實(shí)際功率與 有關(guān)系。

（4）實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)如圖3所示，為測(cè)量燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向 （選填“左”或“右”）移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為 時(shí)為止。

（5）當(dāng)小燈泡兩端的電壓為額定電壓時(shí)，電流表的示數(shù)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(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，為保護(hù)電路元件安全，要將滑動(dòng)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(méi)有電流通過(guò)，此時(shí)電表的示數(shù)應(yīng)該為0，電壓表和電流表的指針均不偏轉(zhuǎn);二是燈泡斷路，電壓表與電源串聯(lián)，由于電壓表電阻太大，電路中的電流太小，電流表會(huì)無(wú)示數(shù)，而電壓表示數(shù)接近電源電壓;三是當(dāng)電壓表與燈泡串聯(lián)時(shí)，導(dǎo)致電路中的電流太小，燈泡發(fā)出微弱的光，人眼仍然看不到，相當(dāng)于燈泡不發(fā)光，此時(shí)，電流表示數(shù)為0，電壓表的示數(shù)接近于電源電壓。閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到最左端時(shí)，燈不亮，電壓表有較大的示數(shù)，說(shuō)明是燈泡斷路。（3）在串聯(lián)電路中U1∶U2 = R1∶R2， 向右移動(dòng)變阻器滑片P，滑動(dòng)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(huì)變小，燈泡的實(shí)際功率變小，燈泡會(huì)變暗，說(shuō)明燈泡的實(shí)際功率與實(shí)際電壓有關(guān)系。（4）根據(jù)圖3可知，電壓表的示數(shù)為2.2 V，小于2.5 V，說(shuō)明要將燈泡兩端的電壓調(diào)高，就要降低滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，滑動(dòng)變阻器的電阻要變小，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)，當(dāng)電壓表的示數(shù)為小燈泡額定電壓2.5 V時(shí)，測(cè)量的燈泡實(shí)際功率才等于額定功率。（5）根據(jù)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(kāi) ?B （2）燈泡斷路 （3）暗 燈泡兩端的實(shí)際電壓 （4）左 2.5 V （5）0.75