Question

有一电灯，标有“10V 2W”，为测定它在不同电压下的实际功率与电压间的关系，需测定它在不同状态下工作时通过它的电流和两端电压．现有器材如下：

A．直流电源　12V，内阻可不计．

B．直流电流表　0－0.6－3 A，内阻在0.1Ω以下．

C．直流电流表　0－300 mA，内阻约5Ω．

D．直流电压表　0－15 V，内阻约15 kΩ．

E、滑动变阻器　10Ω 2 A．

F、滑动变阻器　1 kΩ 0.5 A．

此外，还有必要的导线、开关等．

画出合理的电路图，并说明选用的器材(用序号字母表示)．

Answer 1

答案：
解析：

该电灯在额定电压下正常工作时的电阻值为R灯丝= U 2/ P=50Ω．额定电流为I=P/U=0.2 A． 测定电灯在不同电压下的实际功率，一般情况下应在额定电压及以下测量，可以允许稍稍超过额定电压的值，但一般情况下不能超过额定电压的10%，否则将可能损坏用电器(专门做破坏性实验时例外)，因此电流表可以选用C．滑动变阻器选用F较好，由于滑动变阻器F的阻值比负载的电阻R大很多，应采用制流电路．电路图如图的(甲)所示． ①本题测量电路采用的是电流表外接电路，这是因为负载电阻(电灯电阻)约在50Ω左右(这是在额定电压下工作时的电阻值，当电压变化时，灯丝电阻会有较大变化，在电压低于额定电压时，灯丝电阻小于50Ω，而当电压高于额定电压时，灯丝电阻大于50Ω)，而选用的电流表内阻约5Ω，二者相差仅10倍，而电压表内阻约15 kΩ，大约是负载电阻的30倍，采用电流表外接法实验误差相对较小． ②本题为什么选用滑动变阻器F而不选用E呢？这是由于滑动变阻器E的总电阻是10Ω，大约是负载电阻的1/5，滑动变阻器的总阻值小于负载电阻时，只能用作分压电路，电路图如图(乙)所示．但作为分压电路使用的滑动变阻器的总阻值要求比负载电阻小很多，一般情况下应是负载电阻的1/10或更小，现在只是负载电阻的1/5，如果选用它并按乙图电路连接，效果肯定不好．而滑动变阻器F的总阻值是1 kΩ，它大约是负载电阻的20倍，比负载电阻大的滑动变阻器用作制流电路效果较好，因此选用F，并连接成甲图所示的电路．)