Question

一同学在做测“小灯泡额定功率”实验时，发现小灯泡上参数为“XXV 0.3A”，其中额定电压已看不清楚，而且手边只有一只电压表没有电流表，还有一个5Ω的定值电阻器R、一个滑动变阻器、电源和导线若干，请帮他设计一个方案测出小灯泡的额定功率，要求画出你设计的电路图，简要说明实验方法，并写出必要的计算过程．

Answer 1

解：要测小灯泡的额定功率，必须测出小灯泡的额定电压； 在没有电流表时，可以把已知阻值的定值电阻串联到电路中，当定值电阻两端的电压为1.5V时，小灯泡正常工作时，利用电压表测出小灯泡两端的电压，再根据P=UI求出灯泡的额定功率，所以设计的电路图如图所示：

主要实验操作步骤：
步骤一、按照电路图连接电路；调节滑动变阻器使电阻最大；
步骤二、闭合开关S，改变滑动变阻器接入电路的电阻值，同时观察电压表示数U的变化，直至U=1.5V，并记录数据；
步骤三、断开开关S，把电压表并联在小灯泡两端，闭合开关S，读出电压表的示数U并记录数据．
根据上述测量的结果，小灯泡额定功率的表达式：P_L=0.3U．
分析：要想测出小灯泡的额定功率，必须测出小灯泡的额定电压；定值电阻R和小灯泡串联时，根据串联电路电流的特点可知，小灯泡正常工作时的电流和通过定值电阻R的电流相等；根据欧姆定律可知，调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压为0.3A×5Ω=1.5V时，小灯泡正常工作，再用电压表测出小灯泡两端的电压，从而根据P=UI求出额定功率．
点评：解决本题的关键是测量小灯泡额定电压的方法，在不能直接确定小灯泡的额定电流时，应根据串并联电路电流特点着手设计实验．