缺表变通测量电功率

缺表变通测量电功率

江苏 兰凡跃

测量小灯泡的电功率是一个重要的实验，近几年不少地方缺电流表（或电压表）测电功率的考题经常出现，这对同学们运用知识解决问题的能力提出了较高的要求，下面结合考题进行分析。

一、等流法测小灯泡的额定功率

例1 （2014苏州）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图1所示。图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V”字样。

图1

(1)请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。

(2)实验时某小组的同学发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验。于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为：

），借助原有的实验器材，顺利完成了实

验。假如由你来做该实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案。

①在虚线框内画出实验电路图。

②简述实验步骤：________________________________________________

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_____________________________________________（用相应的字母表示测出的物理量）。

③写出灯泡额定功率的表达式P额

＝

_____________（用已知量和测量的物理量表示）

解析 (1)伏安法测量小灯泡功率的实验，电压表与小灯泡并联测灯泡两端电压，因为小灯泡额定电压为“3.8V”，电压表量

程应选“0～15V”，电流表与灯泡串联，测量通过灯泡的电流，滑动变阻器接法“一上一下”，实物连接图如图2所示。

(2)①没有电流表，不能直接测量出小灯泡正常工作时的电流，只能借助阻值已知的定值电阻R0想办法获得小灯泡正常工作时的电流。由于串联电路中电流处处相等，可以把灯泡与定值电阻和滑变串联，先用电压表确定小灯泡正常发光，再用电压表测出定值电阻两端电压，求出通过定值电阻的电流，即小灯泡正常发光时的电流，然后由PUI求出灯泡的额定功率，实验电路图如图3所示。

②实验步骤：a．根据电路图连接电路，闭合开关S1，S2接1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.8V。

b．保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接2，读出电压表示数U。

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图3

图2

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③通过灯泡的电流：IIR0UR0R0U3.8V R0灯泡的额定功率：P额U额I3.8V(U3.8V)

R0点评 在有电压表，无电流表的情况下测灯泡额定功率，设计思路是利用单刀双掷开关和定值电阻，结合串联电路电流相等的特点，调节滑片使电压表的示数为小灯泡的额定电压，小灯泡正常发光，然后借助单刀双掷开关，测出灯泡和定值电阻的总电压，即可得到定值电阻两端的电压，可求出通过定值电阻的电流，即小灯泡的额定电流。

二、等压法测小灯泡的额定功率

例2 （2013扬州）在测“3.8V”小灯泡电功率实验中：

(1)连接的实物电路，如图4甲所示。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到_____（选填“A”或“B”），其作用是_________________________。

(2)对照实物电路，补充完整图4乙的电路图。

A V A B 甲

图4 实用文档

乙

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(3)图5所示电路中（R阻值已知），无电压表也能测出该灯泡额定功率的是________。

A

B

图 5

C D

解析 (1)由图4甲的实物图可知，滑变接的右下端的接线柱，为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大位置处，即远离右下端的A端。

图6

(2)根据实物电路图，图4乙虚线框内所缺元件是滑动变阻值器，完整电路图如图6所示。

(3)没有电压表，无法直接测量电压，应将电阻与灯泡并联，根据并联电路各支路的电压相等，当电阻R两端的电压为3.8V时，通过它的电流为I3.8V，R所以电流表的接法中即能直接单独测出电阻的电流，又能间接测出通过灯泡的电流。A图中无法得知小灯泡是否正常发光，不正确；B图无法得知灯泡两端的电压是否为3.8V，也不正确；C图中电流表可直接与电阻串联，根据I3.8V可R得知两端的电压是否为3.8V，又可测出小灯泡正常发光时的电流，C正确；D图电路在接法上无法确定小灯泡是否正常发光，不正确。正确答案选C。

点评 在有电流表，无电压表的情况下，要想让小灯泡正常发光，必须借助

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3.8V，R并联电路各支路电压相等的特点，调节滑片，使通过定值电阻的电流为I这样定值电阻两端的电压便是3.8V，表明小灯泡正常发光。

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