Question

7．小宜同学做“测小灯泡的额定功率”实验时，已知小灯泡的额定电压是3.8V，其中电源是三节新的干电池，灯丝电阻大约10Ω，滑动变阻器上标有“10Ω　1A”的字样．
（1）如图所示的是小宜同学连接不完整的实验电路，请你用笔画线代替导线帮他将图中未连接部分连接好，要求：电压表、电流表选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向右移动使连入电路的阻值减小．
（2）当小宜同学闭合电路的开关后，电路中可能出现一些不正常现象．
第一种：小灯泡较暗，滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮暗程度，可能在连接电路时把滑动变阻器的AB（填“AB”或“CD”）两端点连入了电路中．
第二种：小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表示数为4.5V，可能小灯泡处断路（填“短路”或“断路”）．
（3）小宜同学在实验中为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率，改变接入电路的滑动变阻器的阻值，分别得到三组数据，如表：

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	功率/W	额定功率/W
1	3.00	0.36	1.08	P额=$\frac{1.08+1.52+1.89}{3}$=1.50
2	3.80	0.40	1.52
3	4.50	0.42	1.89

老师认为小宜同学通过三次测量得到三组数据，算出三个电功率值，再求平均值得到额定功率的数据处理方法有误，为什么？
（4）你认为正确测量结果P_额=1.52W．

Answer 1

分析 （1）本实验中灯泡、电流表和滑动变阻器应串联，根据灯泡规格确定电表的量程．
（2）滑片移动不能改变判断的亮度，滑动变阻器都接上面或下面两个接线柱，再由灯泡始终较暗，来判断滑动变阻器接入的接线柱．
灯泡不亮，电流表示数为0，电路断路，电压表等于电源电压，可以判断故障问题．
（3）灯泡在不同电压下，电流不同，功率不同，求功率的平均值无意义．
（4）利用灯泡的额定电压和额定电流值，根据P=UI计算功率．

解答 解：
（1）测小灯泡的额定功率实验中灯泡、电流表和滑动变阻器应串联，由灯泡额定电压3.8V，电压表应使用0-15V量程，灯泡正常发光电流约为I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以电流表应使用0-0.6A量程，变阻器一上一下接入电路，且滑片右移变阻器连入阻值减小，所以应将B接入电路中，如图所示：
；
（2）第一种：灯泡较暗，电路电流较小，电流电阻较大，滑动变阻器电阻较大，移动滑片，电路电阻不变，所以，滑动变阻器接入A、B接线柱．
第二种：灯泡不亮，电流表示数为0，电路断路，电源有3节干电池串联，电源电压为4.5V，此时电压表示数为4.5V，电压表测电源电压，电压表串联在电路中，灯泡断路．
（3）灯泡的电压不同，电流不同，功率不同，求功率的平均值，得到额定功率是错误的．
额定功率一定是灯泡额定电压下的功率，测量其它电压下的功率是无意义，计算平均值更无意义．
（4）由表格知，灯泡在3.8V下的电功率为1.52W．
故答案为：（1）见上图；
（2）AB；断路；
（3）因为额定功率是灯泡在额定电压下的功率，当滑动变阻器的阻值变化时，灯两端的实际电压也变化，实际功率随着变化，多次测量求平均值算出的功率不是额定功率，没有意义；
（4）1.52．

点评 （1）电路故障问题：灯泡不亮可能是灯泡断路或短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压；灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
（2）物理上要进行多次实验，有的是多次实验求平均值来进行误差，有的是多次测量发现其中的规律．