初中物理知识点：测量电功率的实验
逍遥学能 2016-01-22 11:28
测量电功率实验的目的和原理：
1. 实验目的：
1）测定小灯泡额定电压下的电功率；
2）测定小灯泡略高于额定电压下的电功率；
3）测定小灯泡略低于额定电压下的电功率。
2. 实验原理：P=UI
应测量的物理量：小灯泡两端的电压U，和通过的电流I。
3. 实验方法：伏安法
伏安法测小灯泡的电功率：
伏安法测电阻与测功率的异同点：
补充：
(1)伏安法测功率。滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压。多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。
(2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多测几次电阻值，用多次测量求平均值来减小误差。
(3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，小灯泡温度不同。灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。
“伏安法测功率”中常见故障及排除:
“伏安法测功率”是电学中的重要实验。同学们在实验过程中，容易出现一些实验故障，对出现的实验故障又束手无策，因此，能够找出实验故障是做好实验的 “法宝”。下面就同学们在实验中易出现的故障从以下几方面进行分析。
1．器材选择不当导致故障
故障一：电流表、电压表指针偏转的角度小。
[分析原因]①电压表、电流表量程选择过大；②电源电压不高。
[排除方法]选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。
2．器材连接过程中存在故障
故障二：电压表、电流表指针反向偏转。
[分析原因]两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“一”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。
[排除方法]将两电表的“+”“-”接线柱对调。
故障三：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡亮度无变化。
[分析原因]滑动变阻器连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，把滑动变阻器接成了定值电阻。
[排除方法]遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。
故障四：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数都不变，灯泡极亮且亮度无变化。
[分析原因]滑动变阻器的连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，且滑动变阻器在电路中的阻值为零。
[排除方法]遵循“一上一下”的原则正确连接滑动变阻器。
故障五：刚接好最后一根导线，灯泡立即亮了。
[分析原因]连接电路的过程中，开关没有断开。
[排除方法]连接时注意断开开关，保护电路。
3．元件损坏导致故障
故障六：闭合开关后，灯不亮，电流表
、电压表
都没有示数。
[分析原因]电路中存在开路：①接线柱接触不良； ②电路中电源、电流表、开关或变阻器可能损坏；③连接导线可能断开。
[排除方法]可先把各接线柱拧紧，若还不行，用一根导线让各元件依次短路，找出故障位置。
故障七：闭合开关，灯不亮，电流表几乎没有示数，电压表指针明显偏转。
[分析原因]可能是灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良。
[排除方法]更换灯泡或使灯座与灯泡接触良好。
利用电能表和停表测家用电器的功率：
1. 实验原理：
2．实验设计思路：
在家庭电路中，家用电器消耗的电能可以由电能表进行测量。每只电能表上标有该电能表上的转盘每千瓦的转数。例如，一只电能表标着3000r／(kW?h)，这表示每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转3000 转。利用盘面上的这个参数可以测定家用电器的功率。
3．实验步骤要测量某家用电器的功率，可只让它在电路中工作，将其他用电器关掉。观察电能表的转盘转过的转数N，同时用停表测出所用的时间t(s)，若以上述电能表为例，则该电器的功率大小为
=
。
还有一种电子式电能表，其表盘上“n imp／(kW? h)”的含义是每消耗1kW?h的电能，指示灯闪烁n 次。若测得某用电器工作时间t内指示灯闪烁了N次，则该用电器的功率为
。
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1. 实验目的：
1）测定小灯泡额定电压下的电功率；
2）测定小灯泡略高于额定电压下的电功率；
3）测定小灯泡略低于额定电压下的电功率。
2. 实验原理：P=UI
应测量的物理量：小灯泡两端的电压U，和通过的电流I。
3. 实验方法：伏安法
伏安法测小灯泡的电功率：
| 实验电路图 |  | ||||||||||||||||||||
| 实验器材 | 电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、灯座、开关、导线若干 | ||||||||||||||||||||
| 实验步骤 | (1)按设计的电路图连接实物，并设计实验记录表格 (2)检查电路无误后，闭合开关s，移动滑动变阻器的滑片P，观察电压表的示数。当电压表的示数等于小灯泡的额定电压时，停止滑动，并记下电流表的示数 (3)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的1．2倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数 (4)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压低于额定电压的1／5，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数 (5)整理实验器材 | ||||||||||||||||||||
| 实验表格 |
| ||||||||||||||||||||
| 实验结论 | U实=U额，P实=P额，正常发光； U实>U额，P实>P额，比正常发光更亮； U实<U额，P实<P额，比正常发光更暗。 | ||||||||||||||||||||
| 注意事项 | (1)选择的器材规格要合适，例如滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流； (2)连接电路时开关断开，滑动变阻器滑到阻值最大处； (3)使小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数的变化，以免电压过高，烧坏小灯泡 |
伏安法测电阻与测功率的异同点：
| 测小灯泡的电功率 | 测电阻 | ||
| 相同点 | 所测物理量 | 灯泡两端的电压(U)和通过灯泡的电流(I) | |
| 电路图 |  | ||
| 连入电路时 | 开关断开，滑动变阻器位于阻值最大处 | ||
| 不同点 | 原理 | P=UI |  |
| 计算公式 | P=UI |  | |
| 滑动变阻器作用 | 保护电路，控制灯泡两端电压 | 保护电路，改变电路中的电流 | |
(1)伏安法测功率。滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压。多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。
(2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多测几次电阻值，用多次测量求平均值来减小误差。
(3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，小灯泡温度不同。灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。
“伏安法测功率”中常见故障及排除:
“伏安法测功率”是电学中的重要实验。同学们在实验过程中，容易出现一些实验故障，对出现的实验故障又束手无策，因此，能够找出实验故障是做好实验的 “法宝”。下面就同学们在实验中易出现的故障从以下几方面进行分析。
1．器材选择不当导致故障
故障一：电流表、电压表指针偏转的角度小。
[分析原因]①电压表、电流表量程选择过大；②电源电压不高。
[排除方法]选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。
2．器材连接过程中存在故障
故障二：电压表、电流表指针反向偏转。
[分析原因]两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“一”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。
[排除方法]将两电表的“+”“-”接线柱对调。
故障三：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡亮度无变化。
[分析原因]滑动变阻器连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，把滑动变阻器接成了定值电阻。
[排除方法]遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。
故障四：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数都不变，灯泡极亮且亮度无变化。
[分析原因]滑动变阻器的连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，且滑动变阻器在电路中的阻值为零。
[排除方法]遵循“一上一下”的原则正确连接滑动变阻器。
故障五：刚接好最后一根导线，灯泡立即亮了。
[分析原因]连接电路的过程中，开关没有断开。
[排除方法]连接时注意断开开关，保护电路。
3．元件损坏导致故障
故障六：闭合开关后，灯不亮，电流表
、电压表都没有示数。[分析原因]电路中存在开路：①接线柱接触不良； ②电路中电源、电流表、开关或变阻器可能损坏；③连接导线可能断开。
[排除方法]可先把各接线柱拧紧，若还不行，用一根导线让各元件依次短路，找出故障位置。
故障七：闭合开关，灯不亮，电流表几乎没有示数，电压表指针明显偏转。
[分析原因]可能是灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良。
[排除方法]更换灯泡或使灯座与灯泡接触良好。
利用电能表和停表测家用电器的功率：
1. 实验原理：
2．实验设计思路：
在家庭电路中，家用电器消耗的电能可以由电能表进行测量。每只电能表上标有该电能表上的转盘每千瓦的转数。例如，一只电能表标着3000r／(kW?h)，这表示每消耗1kW?h的电能，电能表的转盘转3000 转。利用盘面上的这个参数可以测定家用电器的功率。
3．实验步骤要测量某家用电器的功率，可只让它在电路中工作，将其他用电器关掉。观察电能表的转盘转过的转数N，同时用停表测出所用的时间t(s)，若以上述电能表为例，则该电器的功率大小为
=。还有一种电子式电能表，其表盘上“n imp／(kW? h)”的含义是每消耗1kW?h的电能，指示灯闪烁n 次。若测得某用电器工作时间t内指示灯闪烁了N次，则该用电器的功率为
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