测量小灯泡的实际功率

刘永树

测量小灯泡的功率属于《初中物理课程标准》规定的20个学生必做实验之一，既是中考电学的重点，也是学习的难点。今天，老师就与同学们一起来进行这个实验。

一、伏安法测功率

实验原理：P = UI。伏安法就是用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量通过灯泡的电流，运用公式P = UI计算出灯泡的实际电功率。

实验目的：探究灯泡的实际功率随灯泡两端实际电压的变化规律。

实验要点：

（1）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的实际电压小于额定电压（U实 < U额），测量出小灯泡的电功率;

（2）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的实际电压等于额定电压（U实 = U额），测量出小灯泡的电功率P额 = P实;

（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的实际电压高于额定电压（U实 > U额），测量出小灯泡的电功率。

实验器材：电压表、电流表、标注有额定电压和额定功率的小灯泡、滑动变阻器、电源、导线和开关。

实验电路：由于滑动变阻器肩负着改变灯泡两端电压的重任，灯泡只能与滑动变阻器串联，电流表采用外接法，电压表与灯泡并联，常用的电路图如图1所示。

二、实验注意事项

1. 连接电路前，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应放在最大阻值处，其目的是保护电路;

2. 电压表和电流表要选择合适的量程，指针偏转最好大于量程的三分之一;

3. 正确连接电压表和电流表，要让电流从电表的“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出;

4. 小灯泡两端的实际电压不得高于其额定电压的25%，否则容易损坏小灯泡;

5. 由于小灯泡的实际功率随着实际电压的变大而增大，所以不能将三次的实际功率取平均值作为小灯泡的额定功率。

三、真题在线

例（2020·贵州·黔南）测量小灯泡额定功率的实验电路如图2所示，实验器材有：标有“2.5 V”字样的待测小灯泡、电压恒为4.5 V的电源、标有“20 Ω 1 A”的滑动变阻器、电流表（量程为0～0.6 A、0～3 A）、电压表（量程为0～3 V、0～15 V）、 开关及导线若干。

（1）为保护电路元件安全，连接电路时开关应 ; 闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应调至 （选填“A”或“B”） 端。

（2）按图连接好电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障是： 。

（3）排除故障后，向右移动变阻器滑片P，会看到灯泡变 （填 “暗”或“亮”）一些，这说明灯泡的实际功率与 有关系。

（4）实验中电压表示数如图3所示，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）移动，直到电压表示数为 时为止。

（5）当小灯泡两端的电压为额定电压时，电流表的示数为0.3 A，则小灯泡的额定功率为 W。

解析：（1）在连接电路前，开关应断开，为保护电路元件安全，要将滑动变阻器滑片移到阻值最大处，即B处。（2）灯泡不亮其原因可能有两种：一是电路中没有电流通过，此时电表的示数应该为0，电压表和电流表的指针均不偏转;二是灯泡断路，电压表与电源串联，由于电压表电阻太大，电路中的电流太小，电流表会无示数，而电压表示数接近电源电压;三是当电压表与灯泡串联时，导致电路中的电流太小，灯泡发出微弱的光，人眼仍然看不到，相当于灯泡不发光，此时，电流表示数为0，电压表的示数接近于电源电压。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数，说明是灯泡断路。（3）在串联电路中U1∶U2 = R1∶R2， 向右移动变阻器滑片P，滑动变阻器连入电路的电阻变大，分得的电压也变大，灯泡两端的电压会变小，灯泡的实际功率变小，灯泡会变暗，说明灯泡的实际功率与实际电压有关系。（4）根据图3可知，电压表的示数为2.2 V，小于2.5 V，说明要将灯泡两端的电压调高，就要降低滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器的电阻要变小，应将滑动变阻器的滑片P向左移动，当电压表的示数为小灯泡额定电压2.5 V时，测量的灯泡实际功率才等于額定功率。（5）根据P = UI， 小灯泡的额定功率为P = 2.5 V × 0.3 A = 0.75 W。

答案：（1）断开  B （2）灯泡断路 （3）暗 灯泡两端的实际电压 （4）左 2.5 V （5）0.75