Question

某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測定小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)．被測小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻約為10Ω．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A　0～3A）、電壓表（0～3V　0～15V）、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器三只：R₁（5Ω　0.5A）、R₂（20Ω　0.5A）．同學(xué)們設(shè)計(jì)的電路如圖所示：
（1）請將實(shí)物電路連接完整．
（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______（R₁/R₂）；
（3）實(shí)驗(yàn)電路接好后，合上開關(guān)時(shí)，部分同學(xué)發(fā)現(xiàn)電路出現(xiàn)故障，主要有下表所列的兩種情況，請根據(jù)現(xiàn)象和檢測結(jié)果指出故障的可能原因：

故 障 現(xiàn) 象	檢　　測	故 障 原 因
a．燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小	移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變
b．燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)	取下燈泡，兩表的示數(shù)不變

（4）下表為某小組的實(shí)驗(yàn)記錄分析表：

實(shí)驗(yàn)序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	功率/W	額定功率/W
1	3.0	0.36	1.08	P額==1.50
2	3.8	0.4	1.52
3	4.5	0.42	1.89

老師認(rèn)為該小組數(shù)據(jù)處理過程有誤，你認(rèn)為正確測量結(jié)果P_額=______W．

Answer 1

解：（1）燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程，燈泡正常工作時(shí)，電路電流約為，I===0.38A，電流表選0～0.6A量程，滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）燈泡正常工作時(shí)，電路電流約為I===0.38A，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
所以滑動(dòng)變阻器電阻為：R′==≈5.8Ω，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂（20Ω 0.5A）．
（3）①燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變，故障原因是：滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱．②燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)，取下燈泡，兩表的示數(shù)不變故障原因是：燈泡斷路．
（4）額定功率是額定電壓下的實(shí)際功率，求不同狀態(tài)下功率的平均值作為額定功率是錯(cuò)誤的．由表知燈泡的額定電壓U=3.8V，對應(yīng)的額定功率為P=1.52W．
故答案為：（1）電路圖如圖所示． （2）R₂．（3）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接到下面兩個(gè)接線柱；燈泡斷路．（4）1.52．
分析：（1）滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意正負(fù)接線柱即電壓表及電流表量程的選擇．
（2）由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程．燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在約為6V的電源上，燈泡正常工作時(shí)，求得滑動(dòng)變阻器電壓，求得燈泡正常工作時(shí)的電流，即滑動(dòng)變阻器電流，根據(jù)R=UI計(jì)算需要的滑動(dòng)變阻器的最小電阻．滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路中需要的電阻．滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流大于電路中的最大電流．
（3）①燈泡較暗、兩表的示數(shù)均較小，說明電路電阻太大；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，現(xiàn)象不變說明滑動(dòng)變阻器不能改變電路電阻，即滑動(dòng)變阻器全部接入電路．
②燈泡不亮、電壓表示數(shù)較大、電流表無示數(shù)說明電路斷路；取下燈泡，兩表的示數(shù)不變說明燈泡斷路．
（4）額定功率是額定電壓下的實(shí)際功率，求不同狀態(tài)下功率的平均值作為額定功率是錯(cuò)誤的，由表找出額定電壓對應(yīng)的功率，即為額定功率．
點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵：一是電壓表、滑動(dòng)變阻器的正確使用，二是串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)的靈活運(yùn)用，三是電路故障的判斷，四知道額定電壓下的功率為額定功率．