Question

某同学利用如图1所示的电路测定小灯的功率，小灯的额定电压为4伏，小灯额定功率在2瓦以内，所用滑动变阻器上标有“25Ω 1.5A”字样，电源电压不变，该同学实验步骤正确，闭合电键S，观察到电流表的示数为0.2安，电压表的示数为1伏，当他把滑动变阻器的滑片移到中点位置（即滑动变阻器接入电路的电阻为12.5欧）时，小灯两端电压为2伏．接着他继续把滑动变阻器滑片移到某位置时，小灯正常发光，电流表示数如图2所示．他继续移动变阻器的滑片到端点时，电流表的示数为0.44安，小灯比正常发光时要亮．请在下表中将该同学尚未记录的数据填写完整，并计算出额定功率．（计算功率时，精确到0.01瓦）

实验序号	小灯两端电压U（伏）	通过小灯的电流I（安）	小灯电功率P（瓦）	灯亮暗程度
1	1	0.2		很暗
2	2			较暗
3				正常发光
4				较亮

Answer 1

【答案】分析：测定灯泡功率时，电路有4种状态，画出电路图，在图上标出已知量．
甲：连接好电路，闭合电键，此时滑动变阻器连入电路阻值最大为25Ω，灯泡两端电压为 1V，电流为0.2A，求出灯泡功率，求出电源电压为6V．如图甲．
乙：滑片在中点时，接入电流电阻为12.5Ω，知电源电压和灯泡电压，根据串联电路电压特点，求出滑动变阻器电压，再求出滑动变阻器电流即电路电流，计算功率．如图乙．
丙：由灯泡的额定电压和最大功率值，求出灯泡最大电流，确定电流表量程．
继续移动滑片到某一位置，灯泡正常发光，灯泡电压为4V，读出电流表的示数，计算灯泡功率．如图丙．
丁：继续移动滑片，滑片到端点时，只有灯泡接在电源上，灯泡电压等于电源电压，求出功率．如图丁．

解答：解：实验1：灯泡与滑动变阻器最大电阻串联在电路中，灯泡功率P₁=U₁I₁=1V×0.2A=0.2W，
此时，灯泡电阻为R₁===5Ω，
电源电压为：U_总=I₁R_总=0.2A×（R₁+R）=0.2A×（5Ω+25Ω）=6V．
实验2：滑片在中点时，滑动变阻器电压为：U₂′=U_总-U₂=6V-2V=4V，
滑动变阻器电流为：I₂′===0.32A，
根据串联电路电流相等，灯泡电流为：I₂=I₂′=0.32A，
所以，灯泡功率P₂=U₂I₂=2V×0.32A=0.64W．
实验3：滑片滑到某一位置，灯泡正常工作，灯泡额定电压为4V，
灯泡的功率最大为2W，所以，灯泡最大电流为：I===0.5A＜0.6A，
所以，电流表选择0～0.6A量程，灯泡额定电流为0.4A，
所以，P₃=U₃I₃=4V×0.4A=1.6W．
实验4：滑片滑到端点时，只有灯泡接在电源上，灯泡电压为6V，
所以，P₄=U₄I₄=6V×0.44A=2.64W．
故答案为：

实验序号	小灯两端电压U（伏）	通过小灯的电流I（安）	小灯电功率P（瓦）	灯亮暗程度
1	1	0.2	0.2	很暗
2	2	0.32	0.64	较暗
3	4	0.4	1.6	正常发光
4	6	0.44	2.64	较亮

点评：通过开关闭合断开，或移动滑动变阻器的滑片时，使电路有多种状态，一般情况下，电路有几种状态，画几个等效电路图，在每种状态下都标出已知量，求解思路清晰，不易混淆．