逍遥学能 2017-03-28 21:24
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：
测量小灯泡电功率的探究实验
湖北省枣阳市兴隆二中 谢江涛
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0.32.50.75
2小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍很亮0.431.2
3小灯泡两端电压低于额定电压暗0.220.4
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2.5 V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
(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/IP=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。