Question

用伏安法測定額定電壓為3.8V小燈定功率．電源電壓為6V，燈泡電阻約為8Ω．
（1）試驗器材

電源、待測燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干

，原理

P=UI

．
（2）請在下面的方框中畫出實驗電路圖．  
（3）根據實驗電路圖連接試驗器材．要求：滑片P右移時燈變亮．
（4）根據電路圖連接試驗器材時，開關應該檢查電路無誤再

閉合開關

．
（5）開關閉合之前，滑動變阻器的滑片應位于

左

端（左、右），滑動變阻器的作用是

保護電路，使燈泡電壓等于額定電壓

．
（6）小剛合理地連接好電路，閉合開關，出現以下故障，請分析故障產生的原因．
故障 1：開關閉合，燈不亮，電流表有示數，電壓表示數為0 原因是

燈泡短路

．
故障 2：開關閉合，燈不亮，電壓表有示數約為6V，電流表示數為0原因是

燈泡斷路

．
故障 3：開關閉合，燈較亮，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，一會兒燈泡熄滅．原因是

滑動變阻器同時接上面兩個接線柱

．
故障 4：開關閉合，燈較暗，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，原因是

滑動變阻器同時接下面兩個接線柱

．
（7）開關閉合后，電壓表示數為2.5V，要使小燈泡正常發(fā)光，則應將滑片向

右

端（左、右）移動，使電壓表示數為

3.8V

此時電流表的示數如圖所示，通過小燈泡的電流為

0.5

A；
（8）小燈泡的額定功率為

1.9

W．小燈泡正常發(fā)光時燈絲電阻是

7.6Ω

．

Answer 1

分析：（1）伏安法測燈泡電功率，需要用電流表測電流，用電壓表測燈泡電壓，用滑動變阻器保護電路，使燈泡電壓等于額定電壓，根據分析選擇實驗器材；測功率的遠離了是，電功率公式P=UI．
（2）伏安法測燈泡電功率、電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，據此作出電路圖．
（3）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，根據燈泡正常發(fā)光時的電流確定電流表的量程，根據實驗電路圖連接實物電路圖．
（4）連接電路時，開關應斷開，連接完電路，檢查無誤后，再閉合開關．
（5）閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值，根據電路圖確定滑片的位置；滑動變阻器在電路中可以保護電路，可以改變燈泡兩端電壓．
（6）常見的電路故障有：電路斷路，或電路短路，或滑動變阻器連接錯誤，根據電路故障現象，分析電路故障原因．
（7）電壓表示數小于燈泡額定電壓，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡電壓增大，當燈泡電壓增大到額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；由圖示電流表確定電流表量程與分度值，然后讀出電流表示數．
（8）由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率，由歐姆定律可以求出燈泡正常工作時的電阻．

解答：解：（1）伏安法測燈泡電功率的實驗，需要的實驗器材有：電源、待測燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干；實驗原理是電功率公式：P=UI．
（2）伏安法測燈泡電功率的實驗電路圖，如圖甲所示．
（3）燈泡額定電壓是3.8V，電壓表應選0～15V量程，燈泡正常發(fā)光時的電流I=

U

R

=

3.8V

8Ω

=0.475A，電流表選0～0.6A量程；滑動變阻器用右半段電阻絲時，滑片P右移燈變亮；根據電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖乙所示．
（4）根據電路圖連接試驗器材時，開關應斷開，檢查電路無誤再閉合開關．
（5）由實物電路圖可知，開關閉合之前，滑動變阻器的滑片應位于左端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；滑動變阻器的作用是：保護電路，使燈泡電壓等于額定電壓．
（6）燈泡不亮，可能是由燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外電路存在斷路造成的；
①開關閉合，燈不亮，電流表有示數，說明電路不存在斷路，電壓表示數為0，可能是燈泡短路，或電壓表并聯(lián)之外電路斷路造成的，綜合分析可知，電路故障是：燈泡短路；
②開關閉合，燈不亮，電流表示數為零，說明電路存在斷路，電壓表有示數，接近電源電壓6V，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，則斷路位置是與電壓表并聯(lián)的燈泡，即電路故障是燈泡斷路．
③開關閉合，燈較亮，說明電路電流較大，電路電阻較小；無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，說明滑動變阻器不能改變電路電阻，這是應為滑動變阻器同時接上面兩個接線柱，滑動變阻器被短路造成的．
④開關閉合，燈較暗，說明電路電流較小，電路電阻較大，無論怎樣移動滑片P，燈泡亮度都不變，說明滑動變阻器不能改變電路電阻，綜合分析可知，這是由于滑動變阻器同時接下面兩個接線柱，滑動變阻器阻值全都接入電路造成的．
（7）電壓表示數為2.5V，要使小燈泡正常發(fā)光，應將滑片向右移動滑動變阻器滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端電壓變大，知道電壓表示數等于燈泡額定電壓3.8V為止；由圖示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.5A．
（7）燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；∵I=

U

R

，∴燈泡正常發(fā)光時的電阻R=

U

I

=

3.8V

0.5A

=7.6Ω．
故答案為：（1）電源、待測燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干；P=UI；
（2）實驗電路圖如圖甲所示；（3）實物電路圖如圖乙所示；（4）閉合開關；
（5）左；保護電路，使燈泡電壓等于額定電壓；（6）燈泡短路；燈泡斷路；
滑動變阻器同時接上面兩個接線柱；滑動變阻器同時接下面兩個接線柱；
（7）右；3.8V；0.5；（7）1.9；7.6Ω．

點評：本題考查的內容很多，是一道電學實驗綜合題，測燈泡電功率實驗是一個重要的、基本實驗，要掌握其實驗原理、實驗器材、實驗步驟、實驗電路、會連接實驗電路圖．