测量小灯泡电功率的探究实验_实验设计-查字典物理网

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：

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<U_额时，P_实< P_额，较暗

（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/I	P＝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