Question

某同學(xué)在“測(cè)定小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)中，所用電源因電池陳舊而電壓未知，但其電壓高于小燈泡的額定電壓．滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“2A  20Ω”字樣，標(biāo)有“2.5V”字樣且規(guī)格相同的小燈泡若干個(gè)，他按照?qǐng)D所示的電路按正常操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．當(dāng)P移在b端時(shí)，他閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電壓表無讀數(shù)，電流表讀數(shù)為0.28安，燈不亮．移動(dòng)滑片P燈仍不亮，斷開電鍵，換一個(gè)新的小燈泡，再閉合電鍵，燈亮，電流表讀數(shù)減少，但電壓表無讀數(shù)．把電壓表換一個(gè)量程，仍無讀數(shù)．該同學(xué)經(jīng)過思考、分析后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)P的位置恰好在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)上．
（1）簡述產(chǎn)生上述實(shí)驗(yàn)故障的原因．
（2）求出小燈泡的額定功率．

Answer 1

分析：（1）電流表串聯(lián)在電路中，電流表有示數(shù)，電路是通路，燈泡不亮，燈泡短路．
電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，U=IR=I×0Ω=0V．
更換燈泡后，燈泡發(fā)光，電壓表還是無示數(shù)，電壓表壞了．
（2）本題有兩個(gè)過程：
第一個(gè)過程，燈泡短路，只有滑動(dòng)變阻器全部接入，R=20Ω，知道電流和電阻，求得電源電壓．
第二個(gè)過程，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器有一半連入電路，R'=10Ω，燈泡正常工作，知道燈泡電壓和電源電壓，求得滑動(dòng)變阻器的電壓，再求通過滑動(dòng)變阻器的電流即燈泡額定電流，根據(jù)P=UI求額定功率．

解答：解：（1）電流表示數(shù)為0.28A，電路通路，燈泡串聯(lián)在電路中，燈泡短路，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，導(dǎo)線電阻為0，電壓為0．
更換一個(gè)新燈泡之后，燈泡發(fā)光，電壓表還是沒有示數(shù)，更換量程之后，還是沒有示數(shù)，所以，電壓表壞了．
（2）燈泡短路，只有滑動(dòng)變阻器全部接入電路，
U_總=IR=0.28A×20Ω=5.6V，
更換新燈泡，滑動(dòng)變阻器接入一半電阻，R'=10Ω，燈泡正常工作，燈泡電壓為2.5V，
所以，滑動(dòng)變阻器的電壓為：U'=U_總-U_L=5.6V-2.5V=3.1V，
I'=

U′

R′

=

3.1V

10Ω

=0.31A，
燈泡額定功率為：P=U_LI'=2.5V×0.31A=0.775W．
故答案為：（1）小燈泡短路；電壓表損壞；（2）0.775W．

點(diǎn)評(píng)：本題不是常規(guī)測(cè)量電功率的方法，而是通過燈泡短路，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，求得電源電壓；再把另一個(gè)新燈泡接入電路正常工作，通過滑動(dòng)變阻器的電壓和電阻求電流，即燈泡電流．本實(shí)驗(yàn)涉及到更多的計(jì)算，給實(shí)驗(yàn)增大了難度．