测量 “小灯泡额定电功率” 问题方法浅析

摘 要： 测量“小灯泡额定电功率”的实验是初中电学的一个重点和热点，课本上主要介绍的是利伏安法测量小灯泡的额定电功率。随着电学知识的融合出现了一些特殊的测量小灯泡额定电功率方法。本文从特殊方法入手进行系统分析，找出解决这类问题的方法。

关键词： 额定电功率 伏安法 伏阻法 安阻法

测量“小灯泡额定电功率”是初中电学的一个重点和热点，此实验中考察的知识点有：电路的连接，电表量程的选择，电路的设计，以及电路计算。课本上主要介绍的是“伏安法”测量小灯泡的额定电功率。随着电学知识的融合出现了一些特殊的测量小灯泡额定电功率方法。这要求教师在教学过程中注重对学生的学法进行指导，全方位拓展学生思维，有效地解决实际问题。笔者在教学中发现：在测量“小灯泡额定电功率”实验中，可以找寻出处理这类问题的一般方法，学生也能很好理解，非常有效。下面以三个典型的问题为例，谈谈我在处理这类问题时的做法，供大家学习和参考。

例1：（2014苏州）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图a所示，图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V“字样。

图a 图b

第（1）题答案

（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。

（2）开始实验后，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为3.0V，接着应将滑片向？摇？摇 ？摇？摇滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b所示，则灯泡的额定功率为？摇？摇 ？摇？摇W。

（3）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，于是向老师要了一个R的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为），借助原有实验器材，顺利完成了实验，假如由你来做实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案。

①在虚线框内画出实验电路图。②简述实验步骤。（用相应的字母表示测出得出物理量）

③写出灯泡额定功率的表达式P=？摇？摇 ？摇？摇。（用已知量和测量量表示）

分析：（1）按要求进行电路连接是初中电学的基本考点；①伏安法测量小灯泡电功率的电路图；②电表量程的选择；③滑动变阻器的连接。

（2）①电路动态分析：在此电路中，当滑动变阻器的滑片向左移动时连在电路中电阻的变大，电流减小，电压表示数减小，灯泡变暗；反之正好相反。②当U=Ue时P=Pe；当UPe。

（3）没有电流表，但是有电压表和已知阻值的电阻相配合，可以当“电流表”使用（伏阻法）；注意这里是测量小灯泡的额定功率，所以测算的电流一定要是小灯泡正常工作时通过灯泡的电流，判断小灯泡正常工作的方法是：电压表与小灯泡并联，移动滑动变阻器使电压表示数为3.8V。

解：（1）电压表应选0～15V的量程，滑动变阻器接上接线，电路图如上图所示。

（2）由电路图可知，应向右移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，灯泡两端的电压变大，当电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时，灯泡正常发光，灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W。

（3）方法一：（电路图如图所示）

方法二：（电路图如图所示）

实验步骤：①按图连接电路，闭合S，S接2，调节滑动变阻器滑片到最左端，读出电压表示数为U（电源电压）。

②S接1，移动滑动变阻器滑片的位置，使电压表示数为3.8V。

③保持滑动变阻器滑片的位置不变，S接2，电压表示数为U1。

数据处理：求出滑动变阻器连入电路中的电阻；

通过灯泡的电流是Ie=；小灯泡的额定功率。

例2：（2015苏州模拟）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V。

（1）电路连接好后，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是？摇 ？摇？摇？摇。

甲 乙 丙

（2）排除故障后，在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了？摇？摇 ？摇？摇（选填“A”或“B”）滑动变阻器。可供选用的滑动变阻器

A：滑动变阻器A（阻值范围0-500′Ω，滑片行程10cm）。

B：滑动变阻器B（阻值范围0-50′Ω，滑片行程10cm）。

（3）换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，其读数为？摇？摇 ？摇？摇A。

（4）实验中刚刚测完上述（3）中的一个数据，电流表突然损坏了。他们找到了一个阻值为10′Ω的定值电阻和一个单刀双掷开关（符号为（―/二）），借助原有的实验器材，重新进行了测量。假如由你来做实验，要求电路只连接一次，请设计实验方案。

①在虚线框内画出实验电路图。

②简述实验步骤。

③写出灯泡额定功率的表达式P=？摇？摇 ？摇？摇。（用已知量和测量量表示）

分析：（1）串联电路的常见故障，一般是断路和短路，主要先看电路中的电流大小，电流为0，就是断路；再看电压表是否有示数，就可以确定断点的位置。

（2）根据图像，我们发现滑动变阻器的滑片移动了一段较长的距离，电路中电流仍然较小，加在小灯泡两端的电压较低，说明此时电路电阻较大，滑动变阻器量程太大的缘故。

（3）电表读数是初中生的基本技能。首先要明确量程，进而明确分度值，读数即可。

⑷在没有电流表的情况下，主要的思想方法是伏阻法。同学绝大多数使用例题1的方法一，没有仔细分析，小灯泡要正常发光，加在其两端的电压是3.8V，此时的电流是0.5A，小灯泡的电阻是7.8′Ω，由于电源电压是6V，要小灯泡正常工作电路的总电阻是12′Ω，此时提供给我们的定值电阻R>12′Ω-7.8′Ω=4.2′Ω，所以采用方法一是不可行的，只能采用方法二。

解：（1）小灯泡断路；（2）A；（3）0.5A；（4）①实验电路图。

②实验步骤：第一步：根据电路图，闭合开关S，S接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V；

第二步：保持滑动变阻器滑片位置不变，S接2，读出电压表示数U。

③数据处理：求出滑动变阻器连入电路中的电阻R=

通过灯泡的电流是Ie=；小灯泡的额定功率Pe=。

通过对以上两个例题的分析，我们可以发现和在处理没有电流表、只有电压表和定值电阻的配合测量小灯泡额定电功率的一般方法：（1）电源电压是否已知；如果未知优先采用方法一，表达比较简单点；（2）电源电压已知，先尝试一下方法一，注意检验在滑动变阻器接入电路电阻为0时，能否使小灯泡正常工作，如果能如果不能就采用方法二。

例3（2013扬州）在测“3.8V”小灯泡额定电功率实验中，由于没有电压表，提供已知阻值的电阻R，下列也能测出该灯泡额定功率的是（？摇 ？摇）

A B C D

分析：安阻法：电流表和定值电阻配合可以当做电压表使用。首先，要能够保证小灯泡正常发光，要加在电压表两端的电压是3.8V，只能是电流表和定值电阻串联后再与小灯泡并联，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为I=3.8V/R，然后再不改变滑动变阻器电阻情况下（不改变电路连接，使电压分配没有变化）使电流表测量出总电流I，这样通过小灯泡的电流是I=I-3.8V/R，这样就可以算出Pe=3.8V（I―3.8V/R）。所以只能选C。

以上列举的三个问题都是初中电学中比较难的问题，教师在中考复习的过程中要注重基础知识，但是又要合理整合进行系统梳理，做成学案和学生一起思考、一起归纳，最终实现有效提升，这样才能提高学生处理问题的能力。