神奇的小燈泡
——小燈泡燈絲燒斷臨界電壓的研究

馮海娟

(北京中醫學院附屬中學 北京 100013)

在初中電學“測量小燈泡的電功率”實驗中，常常出現小燈泡的燈絲被燒斷.對此，有學生提出：“小燈泡的燈絲燒斷時的電壓是多少？所有小燈泡燈絲燒斷時的電壓一樣嗎？這個電壓多大？” 面對這些問題，筆者也說不清楚.

適逢學校開展“研究性學習”活動，筆者就組織部分學生，就這些問題開展研究，學生覺得這是很有意思又值得研究的問題.

首先，收集文獻發現小燈泡燈絲燒斷時的電壓并沒有一個專門的物理量，經過集體的協商，學生初步將小燈泡燈絲燒斷時的電壓命名為小燈泡燈絲燒斷臨界電壓.

經過一個星期的研究，學生上交了一份實驗數據，如表1.

表1

從表1中可知，燈絲燒斷時的電壓位于其額定電壓2～3倍之間.

為了證實這個結論是否正確，學生又用額定電壓為6.20 V的小燈泡進行實驗驗證，共做了5次實驗.實驗結果如表2.

表2

實驗再次證明，小燈泡燈絲燒斷時的電壓確實位于其額定電壓的2～3倍之間.從表1還可看到，小燈泡的額定電壓越小，其倍數越高.

表3

從表3可以看出，實際電壓為額定電壓1.50倍時，小燈泡點燃的持續時間比較長，有2 h多;實際電壓和額定電壓的比值為2.00倍時，小燈泡點燃的持續時間相對來說就較短，最長也就5 min多；它們的比值超過2.33倍時，燃燒所持續的時間僅20 s多.20 s多的時間是很難完成一次簡單的實驗的，經過學生的討論，最后商定,小燈泡燈絲點燃持續時間30 s以上，作為小燈泡燈絲燒斷臨界電壓的制約條件.

這樣,我們將“小燈泡燈絲點燃持續時間30 s以上的最高電壓”定義為小燈泡燈絲燒斷臨界電壓.

有了小燈泡燈絲燒斷臨界電壓確切的物理定義之后，那么，不同額定電壓的小燈泡燈絲燒斷臨界電壓是多少呢？這是最難確定的，經過一個多月的反復測量，最后得到數據如表4.

通過以上研究，學生不但親自為小燈泡燈絲燒斷時的電壓定義了一個新的物理量，還了解了不同額定電壓的小燈泡燒斷臨界電壓的大致數值.這樣,在以后的實驗過程中盡量避免了燈絲被燒斷的情況.

表4

當然，“小燈泡燈絲燒斷臨界電壓”僅為一家之言，不盡正確.希望感興趣的同行一起討論，制定一個大家都能接受的“小燈泡燈絲燒斷臨界電壓”的定義.