測量小燈泡電功率實驗的改進

向森山

(四川省巴中市教育科學研究所，四川 巴中 363001)

1 引言

測量小燈泡的電功率是初中物理中重要的學生實驗，也是中考實驗操作考試必考的實驗之一。在指導學生通過測量小燈泡的電功率并進一步探究影響燈泡亮度因素的過程中，我們發現教材中實驗設計存在一些問題，在此提出改進意見，與同仁分享。

2 問題的提出

在教科版物理九年級上冊第六章第四節“燈泡的電功率”中，通過測量小燈泡在不同電壓下工作的電功率，觀察小燈泡對應的發光亮度，進一步分析說明影響小燈泡亮度的因素是實際功率。但該實驗只用了一只燈泡，無法直觀地對比亮度的變化情況，實驗結束后學生認為：燈泡的實際電壓或者實際電流會影響燈泡的亮度，為了更直觀地確定實際功率對燈泡亮度的影響，由4位同學成立實驗創新小組，筆者擔任指導教師。

在實驗中學生發現了問題，其中使用了兩只燈泡，L1和L2的規格分別為“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”，根據該規格算出L1、L2的額定功率分別為0.75W和1.14W，請問這兩個燈泡在實際工作時誰更亮？在課堂上學生異口同聲地回答：L2更亮。接著將兩只燈泡分別串聯和并聯，可以看到串聯時L2更亮，并聯時L1更亮(圖1)，那么影響燈泡亮度的因素到底是什么？

圖1

3 解決方案

(1) 實驗原理：P=UI。

(2) 實驗器材：小燈泡(L1為“2.5V 0.3A”，L2為“3.8V 0.3A”)、開關、滑動變阻器、電流表、電壓表、導線若干。

(3) 實驗過程

實驗1：將實驗器材按如圖2所示電路進行連接，閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表示數分別為0.20A、0.26A、0.30A，記錄兩電壓表的示數，并比較兩燈泡的亮度，實驗記錄如表1。

表1

通過實驗1可知：在流過燈泡的電流相等時燈泡亮度并不同，說明燈泡亮度不是由電流決定的。并且在該實驗中L2始終更亮，分析實驗數據，發現是因為L2的實際電壓和實際功率始終較大引起的，那么到底是實際電壓還是實際功率影響了小燈泡的亮度？通過下一個實驗可以找到答案。

實驗2：按圖3連接好電路，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表示數分別為2.0V、2.5V、3.0V，記錄兩個電流表的示數，并比較兩個燈泡的亮度，實驗記錄如表2。

圖3

表2

通過實驗2可知：在電壓相等的情況下，小燈泡的亮度并不同，說明燈泡亮度不是由電壓決定的。在以上實驗中L1始終更亮一些，且L1的實際功率始終更大。

4 結語

通過以上兩個實驗我們可以確定：影響小燈泡亮度的因素是實際功率，而在實際生活中，用電器的額定值只是表明在正常工作時的情況，也就是當其兩端電壓為額定電壓時的情況，并不表示在實際情況中消耗電能的情況。

該實驗用兩只燈泡作對比，可以知道在任何電壓或電流下工作，影響燈泡的亮度的因素是燈泡的實際功率而非實際電壓或實際電流，并且分成串聯和并聯兩種情況探究，使結論更具有普遍性。

通過實驗探究，學生對燈泡實際亮度的影響因素有了深刻的認識，也能正確理解小燈泡規格的物理意義，對于后面學習各種用電器在家庭電路中的實際工作情況有很好的啟發作用。