实验四：测量小灯泡的电功率

次数电压U/V
电流I/A 发光情况电功率P/W
1 2.5223
3
0.28
0.30.34
正常较暗较亮
0.560.751.02
实验四 测量小灯泡的电功率
【实验目的】
用伏安法测量小灯泡的电功率，进一步理解额定功率和实际功率的联系和区别。

【设计与进行实验】
1.实验器材：电源、导线、开关、小灯泡（额定电压
2.5V ）、电流表、电压表、滑动变阻器； 2.实验原理：UI P
=
3.实验步骤：
（1）将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处。

（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为2.5V 、2V 和3V ，依次记下电压表示数U 和对
应的电流表示数I ，分别将U 、I 记录在表格中；
（3）观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。

【分析和结论】 （1）当额实额实时，P P U U ==，灯泡正常发光； （2）当额实额实时，P P U U <<，灯泡发光较暗； （3）当额实额实
时，P
P U U >>，灯泡发光很亮； 【交流与讨论】 （跟测量电阻实验内容重复的在此略去）
（1）使小灯泡正常发光的操作：移动滑片，观察电压表示数，当电压表示数等于小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光；
（2）小灯泡的U －I 图像不是直线（或不同电压下小灯泡电阻不同）的原因：灯丝电阻随温度的升高而增大。

（3）灯泡亮暗程度与实际功率关系：小灯泡的亮暗由小灯泡实际功率决定，实际功率越大，
小灯泡越亮；
（4）实验中改变小灯泡两端电压的方式：通过移动滑动变阻器连入电路的阻值大小；
（5）伏安法测电阻和伏安法测电功率的异同点
相同点：
①实验电路相同；
②实验方法相同，都是伏安法；
③测量的物理量相同，都是测量电流和电压。

不同点：
①实验原理不同，测电阻的实验原理是I
U
R =
，测电功率的实验原理是UI P =； ②实验数据处理方式不同，测电阻中，处理数据，多次测量求平均值减小实验误 差；而测电功率的实验中多次实验是寻找在不同电压下的实际电功率与灯泡亮 度之间关系。

（6）多次测量的目的
①在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是为了研究小灯泡的亮度（或电功率）与小灯泡两端电压的关系；
②在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是研究小灯泡的电阻是否与温度有关；
③在测量定值电阻阻值的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小实验误差；
（12）特殊法测电功率；（供学有余力的学生参考） 缺电流表设计思路：
条件电路设计实验步骤及表达式
已知定值电阻R 0阻值
①闭合S 、S 1，移动滑动变阻器滑片， 使电
压表的示数为U 额
②断开S 1，闭合 S 2，读出电压表的示数为U
③P 额＝
U －U 额
R 0
U 额
缺电压表设计思路
【例1】某实验小组在做“测量小灯泡的电功率”实验时，电源电压恒为6 V ，待测小灯泡的额定电压为2.5 V ，正常发光时灯丝电阻约为10 Ω.小红连接的部分电路如图1所示，所用滑动变阻器的最大阻值为40 Ω.
（1）请用笔画线代替导线，在图1中完成实物电路的连接.（中考必考内容）
条件电路设计实验步骤及表达式
已知滑动变阻器R 2的规格最大阻值
为R 0
①调节R 2的滑片到最左端，调节 R 1的阻值使
电压表示数为U 额
②保持R 1的滑片位置不变，将R 2的滑片移动到最右端，读出并记录电压表的示数U ③P 额＝
U －U 额
R 0
U 额
条件电路设计实验步骤及表达式
已知定值电阻R 0阻值
①闭合 S 、S 2，移动滑动变阻器滑片，使
电流表的读数为I 0＝
②断开S 2，闭合S 1，读出电流表的示数为I 1
③P 额＝(I 1－U 额
R 0
)U 额
U 额
R 0
条件
电路设计
实验步骤及表达式
电阻箱
①闭合 S 、S 1，移动变阻器滑片，使电流表示数为I 额
②断开S 1，闭合S 2，变阻器滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为I 额时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R ③P ＝I 额2R
（2）连好电路后，小红进行试触时，①发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是小灯泡断路.②发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是小灯泡短路（选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）③发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表无示数则故障可能是小灯泡短路（选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）
（3）排除故障后继续实验，某次实验中，小红看到电压表示数为1 V，此时小灯泡发光较暗，原因是小灯泡的实际功率小；要使小灯泡正常发光，应向 A （选填“A”或“B”）端移动滑片（根据串联分压原理判断），同时视线应注意观察电压表（选填“电流表”或“电压表”）示数，直至电压表示数为2.5 V ；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率是0.6 W.
（4）小红根据实验数据绘制了小灯泡的I-U图像，如图3甲所示.观察图像，发现AB部分为线段，BC部分为曲线.为便于分析，将线段AB延长作出图像，如图3乙所示.比较甲、乙两图像，发现两图像间的距离随着电压的增大而增大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大.
（5）根据图3中B点对应的电压和电流值，计算小灯泡此时的电阻为 5 Ω.小灯泡在C 点时的功率大于（选填“大于”“等于”或“小于”）额定功率.
（6）小红还想探究电流与电阻的关系，于是将图1中的小灯泡换成定值电阻，并使电压表的示数始终保持2 V不变，多次更换阻值不同的定值电阻，记录电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，她更换的定值电阻的阻值不能大于20 Ω.（此题在历次中考中常常考过，要求学生学会计算此题的方法。

）
（7）小明在做“测量小灯泡的电功率”实验时，选用的滑动变阻器的规格是“12 Ω 2 A”，电
路图和其他实验器材与小红的一样.
①小明将滑片移至正确位置后，闭合开关，观察到电压表的示数如图4所示，此时小灯
为了保证实验能够顺利进行，接下来应该进行的操作断开开关,换最大阻值更大的滑动变阻器或减小电源电压（原来的滑动变阻器在最大阻值处都不能分担4V的电压，必须更换阻值更大的滑动变阻器或者减小电源电压。

）.
②小明改进实验后，继续进行实验，然后根据实验数据算出来小灯泡在不同电压下的功率，再求平均值得到小灯泡的额定功率，他在处理数据时存在的问题是小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的功率,求功率的平均值无意义.
③下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器连入电路的阻值R变化情况的图像中，
（填序号）.
A B C D
（8）小华在进行实验时，发现电压表损坏，他找来了一个单刀双掷开关和一个阻值为R0的定值电阻，设计了如图5所示的电路图，也测出了该小灯泡的额定功率，请你帮他把实验步骤补充完整.（此题比较难，在中考题中也出现几次）
①将开关拨至1
②将开关拨至2I；
③灯泡的额定功率P额
【例2】某班同学到实验室做“测定小灯泡电功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻约为10 Ω.实验室有如下器材：电源（电压为6 V）、电流表（0～0.6 A0～3 A）、电压表（0～3 V0～15 V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R1（5 Ω0.5 A）、R2（50 Ω0.5 A）、R3（100 Ω 1 A）．同学们设计的电路如图甲所示：
（1）请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整．
（2
“R1”“
R2”或“R3”
）（必须学会如何选择合适的滑动变阻器）．
（3
（4
）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数．若电路中仅有一处故（5）排除故障后继续实验，小华进行了4
次测量，并将有关数据及现象记录在表格中．在第
1
（6）另一位同学小田结合学过的电学知识进一步分析：家里的电灯有时虽然暗些，但是电灯的实际功率变小了，消耗的电能也少了．由此他想到此时家里使用电热水壶烧水倒是可以省电了．他的想法对吗？请简要说明理由：不对，因为烧开一壶水，水吸收的热量是一测量次数电压U/V 电流I/A 实际电功率P/W 小灯泡的亮度
1 0.5 0.1
2 0.06 不亮
2 1.5 0.20 0.30 偏亮
3 2.5 0.30 正常
4 2.8 0.32 0.90 更亮
定的，即消耗的电能一定，根据W＝Pt可知，若实际功率变小，则通电时间变长，并不能省电．
（7）闭合开关，当电压表的示数如图丁所示时，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向右（选填“左”或“右”）端移动，直至电压表的示数为2.5 V.
（8）由图戊可知，“成”或“不成”）正比，这是因为灯丝电阻随温度的升高而增大(或灯丝电阻受温度的影响而变化)．
（9）测量小灯泡的电功率不需要（填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值，原因是不同电压下小灯泡的实际功率不同，求平均值没有意义．
（10
A．电流与电阻B．电流与电压错误!未定义书签。