测量小灯泡电功率的探究实验.docVIP

测量小灯泡电功率的探究实验

实验目的：测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。

?

实验原理：根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。

?

实验电路：根据实验的目的和原理设计如下电路。

?

实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

?

器材说明：用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。

?

实验步骤：

?

（1）按电路图连接好电路；

?

（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。

?

（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。

?

（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。

?

（5）计算出三种情况下小灯泡的电功率

?

（6）断开电路，整理器材。

?

实验数据（记录）表格：

?

?

实验要求

发光情况

电流（A）

电压（V）

电功率（W）

1

小灯泡在额定电压下工作

正常

?0.3

?2.5

?0.75

2

小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍

很亮

?0.4

?3

?1.2

3

小灯泡两端电压低于额定电压

暗

?0.2

?2

?0.4

?

注意：在进行实验时应注意以下几点：

?

（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。

?

（2）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。

?

（3）滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。

?

（4）根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光。尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。

?

（5）开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。

?

（6）开始实验前，要检查电路并试触，实验结束，要先断开开关，再整理电路。

?

分析论证：由公式P=IU计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）分析比较额定电功率和实际电功率大小问题，比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。

?

（1）当U实=U额时，P实=P额?，正常发光

?

（2）当U实U额时，P实P额，较暗

?

（3）当U实U额时，P实P额，较亮

?

实验结论：

?

（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。

?

（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。

?

实验拓展：测小灯泡的电功率和用伏安法测电阻两实验有相似之处，也有明显区别，列表对比分析如下：

?

实验

名称

测小灯泡电阻

测小灯泡的功率

原理

R＝U/I

P＝UI

器材

电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线、被测的电阻或小灯泡

电路图

同上

同上

分析

对比分析测量结果。

结论

测电阻采取多次测量求平均值的方法求导体的电阻，而测电功率不能求平均值

?

伏安法测小灯泡的电阻要多次测量求平均值减小误差，而测小灯泡的电功率为何不能也求平均值呢？

?

随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。