Question

小華和小芳合作做“測定小燈泡額定功率”的實驗．小燈泡標有3.8V的字樣，燈絲的電阻約為12Ω．
實驗器材：電源（6V）、電壓表（ 0-3-15V ）、電流表（ 0-0.6-3A ）、滑動變阻器（ 0-10Ω ）、開關、導線若干．
根據實驗原理，小華畫出了如圖所示的實驗電路圖．
（1）請你用筆畫線代替導線，幫助小芳完成圖所示的實物連接圖．
（2）實驗中，小華發(fā)現電壓表的0-15V量程壞了，其它器材完好．請你幫助小華重新設計電路，在虛線框內畫出電路圖．
（3）重新連接電路．閉合開關S后，調節(jié)滑動變阻器，電壓表的示數為

 

 V時，小燈泡正常發(fā)光．此時電流表的示數如圖所示，則小燈泡的額定功率為

 

 W，燈絲電阻為

 

Ω．
（4）小芳移動滑動變阻器滑片P，又做了兩次實驗，得到兩組數據后，計算出小燈泡電功率的平均值．你認為小芳的做法是否合理？理由是：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據電路圖畫實物圖，從電源正極開始，依次串聯各元件，最后把電壓表并聯在燈泡兩端．
連接過程中，注意電壓表、電流表的量程，正負接線柱，連接方式．
注意滑動變阻器選擇一上一下與電路圖中接入的部分對應．
（2）電壓表0～15V量程損壞，0～3V量程完好，燈泡電壓為3.8V時，電源電壓為6V，滑動變阻器電壓為2.2V，電壓表測滑動變阻器兩端電壓．
（3）電壓表測滑動變阻器電壓，當滑動變阻器兩端電壓為2.2V時，燈泡電壓為3.8V，燈泡正常工作．
電流表的讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據P=UI計算額定功率．根據R=

U

I

計算電阻．
（4）測燈泡的額定電功率，燈泡一定在額定電壓下工作，燈泡兩端的電壓變化時，燈泡的功率為實際功率．
求實際功率的平均值為燈泡的額定功率是錯誤的．

解答：解：（1）燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程．
電路最大電流為：I=

U

R

=

3.8V

12Ω

=0.32A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程．
滑動變阻器與電路圖中相對應，接右半段，接右下端接線柱．
從電源正極出發(fā)，依次經燈泡、電流表、滑動變阻器、開關到電源負極，補全電流路徑，電壓表與燈泡并聯．如圖．
 
（2）電壓表0～15V量程損壞，只有0～3V量程．
燈泡正常工作時，滑動變阻器兩端電壓為：U'=U_總-U=6V-3.8V=2.2V．電壓表并聯在滑動變阻器兩端．如圖．

（3）當電壓表示數為2.2V時，燈泡正常工作．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.38A．
P=UI'=3.8V×0.38A=1.444W．
R'=

U

I′

=

3.8V

0.38A

=10Ω．
（4）燈泡在額定電壓下的功率是額定功率，在其它電壓下的功率為實際功率，求實際功率的平均值作為額定功率是無實際物理意義的．
故答案為：（1）如實物圖；（2）如電路圖；（3）2.2；1.444；10；
（4）小燈泡兩端的電壓為額定電壓時，其功率為額定功率．電壓發(fā)生變化時，小燈泡的功率為實際功率，取平均值無實際物理意義．

點評：物理測量中，物體長度，定值電阻等，采用多次測量求平均值減小誤差．
燈絲電阻，采用多次測量，發(fā)現燈絲電阻與溫度的關系．
探究平面鏡成像和杠桿平衡時，采用多次測量，使結論具有普遍性．
燈泡的額定功率只能是額定電壓下的功率，不能進行多次測量．