Question

13．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω，实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A   0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、滑动变阻器R（30Ω  0.5A）、开关各一只、导线若干．设计的电路如图1所示：

（1）请根据电路图1完成实物图2的连接；
（2）实验电路接好后，合上开关时，发现电路出现故障．主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：

故障现象	检测	故障原因
灯泡不亮、电压表所示较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的所示情况不变
灯泡较暗、两表所示均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变

（3）表为某小组的实验记录，请完成分析表：

实验次序	电压表所示U/V	电流表所示I/A	功率P/V	额定功率P额/V
1	3.0	0.36
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

（4）该组有-位同学曾把小灯泡正常发光时电流表示数误记为2A，你认为发生错误的原因应该是把0～0.6A量程读成0～3A量程
（5）接着该小组同学想测定额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，发现电压表损坏，在老师的帮助下，借来了一个电流表和一个阻值为10Ω的定值电阻R₀，连接如图3继续进行实验，连接电路后闭合开关，移动滑片，当电流表A₁示数为0.25A时小灯泡正常发光，此时电流表A₂的示数为0.6A，则该小灯泡的额定功率为0.75W．

Answer 1

分析 （1）本实验中电流表、灯泡、变阻器应串联，电压表与灯泡并联，根据灯泡规格判断电表使用的量程；
（2）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表示数较大，电压表与电源接通，取下灯泡，电压表和电流表的示数不变，可断定灯泡断路；
灯泡较暗，电路电流较小，电路电阻较大，移动滑片，灯泡亮度、电压表和电流表的示数都不变，滑动变阻器不能改变电路电阻，并且电路电阻很大，可以判断故障原因；
（3）电压表与灯泡并联测灯泡电压．电流表与灯泡串联测灯泡电流，根据P=UI计算灯泡在3.0V时的功率；
（4）由表格找出灯泡3.8V时的功率即额定功率，2A是0.4A的5倍，可以判断把0～0.6A量程读成0～3A量程；
（5）根据电路特点和欧姆定律得到灯泡正常发光的电流，由P=UI计算小灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电流表、灯泡、变阻器应串联，电压表与灯泡并联，灯泡额定电压3.8V，所以电压表应使用0-15V量程；灯泡正常发光电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以电流表应使用0-0.6A量程．实物连接如图所示：
；
（2）灯泡不亮，电流表无示数，电流断路，电压表有较大示数，取下灯泡，两表示数不变，可以断定灯泡断路；
灯泡较暗，两表示数较小．电源电压不变，电路电阻较大，移动滑片，现象都不改变，所以滑动变阻器都接下面两个接线柱；
（3）由表格数据，当电压为3V时的电流为0.26A，所以功率：P=UI=3.0V×0.36A=1.08W；
从表格中找到灯泡3.8V下的功率为灯泡的额定功率为1.52W，
（4）指针位置相同时，0～3A量程读数是0～0.6A量程读数的5倍，2A是0.4A（正常工作时的电流）的5倍，所以把灯泡正常发光时电流读成2A是把0～0.6A量程读成0～3A量程；
（5）由图R₀与灯泡并联，所以U₀=U_额，
灯泡正常发光时，I_A1=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此时通过灯泡电流I_L=I_A2-I_A1=0.6A-0.25A=0.35A，
所以灯泡的额定功率：P_额=U_额I_L=2.5V×0.35A=0.75W．
故答案为：
（1）见上图；
（2）

故障现象	检测	故障原因
灯泡不亮、电压表所示较大、电流表无示数	取下灯泡，两表的所示情况不变	灯座断路
灯泡较暗、两表所示均较小	移动滑动变阻器滑片，现象不变	滑动变阻器都接下面两个接线柱

（3）

实验次序	电压表所示U/V	电流表所示I/A	功率P/V	额定功率P额/V
1	3.0	0.36	1.08	1.52
2	3.8	0.40	1.52
3	4.5	0.42	1.89

（4）把0～0.6A量程读成0～3A量程；
（5）0.25；0.75．

点评 本题是测灯泡额定功率的实验，考查了电路连接、故障判断、功率的计算和特殊方法测功率等．
灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路，灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0；灯泡以外的地方断路，整个电路都处于断开状态，灯泡不亮，电压表和电流表都没有示数．