測小燈泡額定功率故障全掃描

電路故障問題的分析一直是電學中的一個難點，它涉及電學中一系列的知識。本文就以伏安法測小燈泡的額定功率這個實驗為載體，對電路故障做一個全方位的掃描，滲入電學中所用到的物理知識及物理規律。

測小燈泡的額定功率所用的方法是伏安法，正確的實驗電路圖如圖1所示。由于操作不當，常會發生一些故障，現對出現的故障及應對措施作一個全方位的掃描。

1.當連接好最后一根導線，燈泡就亮了。

分析：這是由于開關在連接的時候沒有斷開。在連接電學電路時，所有的開關都應斷開，當連接完，檢查沒有問題后方可閉合開關。

2.閉合開關后，燈泡特別亮（或電流表示數較大）。

分析：主要是滑動變阻器的滑片沒有放在阻值最大端。

3.無論如何移動滑片，電表的示數不變且燈泡較亮（暗）。

分析：這是滑動變阻器的兩個接線柱都接在上（下）面了。

4.無論如何移動滑片，電壓表的示數都達不到其額定電壓。

分析：燈泡兩端的電壓不夠，說明電源電壓不足，電源提供的電壓小于燈泡的額定電壓。

5.當閉合開關后，電壓表有示數，而電流表無示數。

分析：電流表測的通過燈泡的電流，它沒有示數，根據歐姆定律，原因有兩方面：一是燈泡的電壓為0；二是電路中的電阻很大。但電壓表有示數，故只可能是電路中的電阻很大了。要使電路中的電阻達到一個很大的值，電壓表（相當于一個很大的電阻）應串聯在電路中，即燈泡處發生了斷路。如圖2所示。

6.當閉合開關后，電流表有示數，而電壓表無示數。

分析：電壓表測的燈泡兩端的電壓，它沒有示數，根據歐姆定律，原因有兩方面：一是通過燈泡的電流為0；二是燈泡的電阻為0。但電流表有示數，故只可能是燈泡的電阻為0了。要讓燈泡的電阻為0，只能是燈泡處發生短路了，如圖3所示。

7.閉合開關后，向右移動滑片，電流表示數變小，而電壓表的示數也在變大。

分析：由圖1可知，正常情況下，滑片向右滑時，電路中的總電阻變大，總電壓不變，電流變小，電流表的示數應變小，電壓表測的是燈泡兩端的電壓，燈泡的電阻不變，電流變小，其示數也應變小。現在電壓表示數變大，說明電壓表是與滑動變阻器并聯了，如圖4所示。

8.如果在進行實驗時，電流表壞了，沒有電流表可換，給你一個已知定值電阻，如何完成實驗呢？

分析：當電流表壞了，可利用串聯電路電流處處相等的規律來設計實驗。如圖5，將定值電阻與燈泡、滑動變阻器組成一個串聯電路，先把電壓表與燈泡并聯，調滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數達到其額定電壓UL；保持滑片位置不動，再把電壓表與定值電阻并聯，測出其兩端的電壓為UR。根據IL=IR=■，得P額=UL·IL=UL·■。

9.如果在進行實驗時，電壓表壞了，沒有電壓表可換，給你一個已知定值電阻，如何完成實驗呢？

分析：如圖6，將定值電阻與燈泡組成一個并聯電路，先把電流表與定值電阻串聯，調滑動變阻器的滑片，使電流表的示數與定值電阻的乘積等于燈泡的額定電壓UL；保持滑片位置不動，再把電流表與燈泡串聯，測出通過燈泡里的電流為IL。此時，燈泡與定值是并聯的，電壓相等，所以，燈泡兩端的電壓就是定值電阻兩端的電壓，即為燈泡的額定電壓，燈泡是正常發光的，得P額=UL·IL。

（作者單位 江蘇省高淳縣滄溪中學）