對“測量燈泡的額定功率”實驗的深度延拓

江蘇蘇州相城區春申中學(215143) 吳彬彬 ●江蘇蘇州江蘇省黃埭中學(215143) 李 琴 ●

對“測量燈泡的額定功率”實驗的深度延拓

江蘇蘇州相城區春申中學(215143) 吳彬彬 ●江蘇蘇州江蘇省黃埭中學(215143) 李 琴 ●

基于2015年的一道有關測量燈泡的額定功率的中考題的設計思路進行分析和改編，展現中考對該實驗考查的走向，為今后的復習指引方向．

伏安法;伏阻法;安阻法

在中考中對“測量燈泡的額定功率”實驗一般在電路連接、變阻器的使用、電表讀數和功率計算等知識點上進行常規考查，但是有時也會涉及特殊方法測功率的電路設計問題．但凡涉及特殊方法的電路設計問題，很多同學便會束手無策，究其原因是平時遇到的少，獨立設計的機會低，得不到很好的鍛煉造成的．本文就2015年南京的一道中考題說起例舉用特殊方法測功率的幾種情形，希望能給中考復習指引方向，提高效率．

一、原題及分析思路

(2015·南京(節選))現有一只額定功率為UL的小燈泡L，小華利用圖1所示的電路測出了燈泡的額定功率．圖中R為阻值已知的定值電阻，還缺兩個開關和一只電表(電流表或電壓表)，請在虛線框內補上這三個元件的符號，使電路完整，實驗操作簡單．

分析 測小燈泡的功率的常規方法是用“伏安法”，如圖2所示，即調節滑動變阻器，讓小燈泡兩端的電壓為其額定電壓，讀出此時小燈泡的電流，運用P=UI得出其額定功率．但是從原題可以看出，題中并沒有給出電壓表和電流表的組合，即無法用“伏安法”去進行常規處理問題．但是題中給出了一個定值電阻，其作用是和電壓表組合成一個等效電流表(稱作“伏阻法”)，或者和電流表組合成一個等效電壓表(稱作“安阻法”)．此題到底是運用“伏阻法”還是“安阻法”來測量小燈泡的額定功率，取決于定值電阻R和小燈泡L的連接方式．如圖3所示，電阻R與小燈泡L串聯，只有將電壓表并聯接在R的兩端才能用電壓表的示數與電阻R的比值表示燈泡L的電流(串聯電路電流相等)，此方法即為“伏阻法”．如圖4所示，電阻R與小燈泡L并聯，只有將電流表串聯在R的支路上才能用電流表的示數與電阻R的乘積表示燈泡L的電壓(并聯電路電壓相等)，此方法即為“安阻法”．

從圖1可以看出電阻R與小燈泡L串聯，應該選擇電壓表、運用“伏阻法”進行測量．題中只提供一只電壓表，所以應該是電壓表分別測量小燈泡L和電阻R的電壓，其電路設計為如圖5所示．其實驗步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調節滑片P，使電壓表的示數為小燈泡L的額定電壓UL;2．閉合S、S2，斷開S1，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數U;3．計算小燈泡的額定功率為P=UL·U/R．

也可以設計成如圖6所示的電路圖，其實驗步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調節滑片P，使電壓表的示數為小燈泡L的額定電壓UL;2．閉合S、S2，斷開S1，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數U;3．計算小燈泡的額定功率為

二、對原題進行的改編

原題在電路的設計上提供了兩個開關和一個電表，之所以選擇電壓表不選擇電流表的原因是原題的電阻R與小燈泡L的串聯連接方式的限制，若兩者原來是并聯的則很有可能可以運用“安阻法”進行測量．如圖7所示，在虛線框中添加兩個開關和一個電流表對小燈泡額定功率的測量．其思路是電流表與電阻R可以組合成一個等效電壓表，在確定小燈泡兩端電壓為額定電壓的情況下再測量小燈泡的電流，繼而求出其額定功率．設計的電路如圖8所示，實驗步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調節滑片P，使電流表的示數為．閉合S、S，斷開S，保21持滑片P不動，讀出電流表的示數I2;3．計算小燈泡的額定功率為P=ULI2或P=I1R·I2．

也設計如圖9所示的電路，實驗步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調節滑片P，使電流表的示數為．閉合S、S，2斷開S1，保持滑片P不動，讀出電流表的示數I2;3．計算小燈泡的額定功率為P=UL(I2－I1)或P=I1R·(I2－I1)．

三、總結

無論是“伏阻法”還是“安阻法”，在利用開關進行調節電表測量對象時，必須要遵守的原則就是不能改變電路的結構．比如圖5和6中、圖8和9中，電阻R和小燈泡L始終處于串聯或并聯狀態，這樣即使電表的測量對象發生變化，小燈泡的電壓和電流均不發生變化．若電路結構發生變化，則無法進行測量．

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