江蘇蘇州相城區(qū)春申中學(xué)(215143) 吳彬彬 ●江蘇蘇州江蘇省黃埭中學(xué)(215143) 李 琴 ●

對(duì)“測(cè)量燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)的深度延拓

江蘇蘇州相城區(qū)春申中學(xué)(215143) 吳彬彬 ●江蘇蘇州江蘇省黃埭中學(xué)(215143) 李 琴 ●

基于2015年的一道有關(guān)測(cè)量燈泡的額定功率的中考題的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析和改編，展現(xiàn)中考對(duì)該實(shí)驗(yàn)考查的走向，為今后的復(fù)習(xí)指引方向．

伏安法;伏阻法;安阻法

在中考中對(duì)“測(cè)量燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)一般在電路連接、變阻器的使用、電表讀數(shù)和功率計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)上進(jìn)行常規(guī)考查，但是有時(shí)也會(huì)涉及特殊方法測(cè)功率的電路設(shè)計(jì)問題．但凡涉及特殊方法的電路設(shè)計(jì)問題，很多同學(xué)便會(huì)束手無策，究其原因是平時(shí)遇到的少，獨(dú)立設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)低，得不到很好的鍛煉造成的．本文就2015年南京的一道中考題說起例舉用特殊方法測(cè)功率的幾種情形，希望能給中考復(fù)習(xí)指引方向，提高效率．

一、原題及分析思路

(2015·南京(節(jié)選))現(xiàn)有一只額定功率為UL的小燈泡L，小華利用圖1所示的電路測(cè)出了燈泡的額定功率．圖中R為阻值已知的定值電阻，還缺兩個(gè)開關(guān)和一只電表(電流表或電壓表)，請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)補(bǔ)上這三個(gè)元件的符號(hào)，使電路完整，實(shí)驗(yàn)操作簡單．

分析 測(cè)小燈泡的功率的常規(guī)方法是用“伏安法”，如圖2所示，即調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讓小燈泡兩端的電壓為其額定電壓，讀出此時(shí)小燈泡的電流，運(yùn)用P=UI得出其額定功率．但是從原題可以看出，題中并沒有給出電壓表和電流表的組合，即無法用“伏安法”去進(jìn)行常規(guī)處理問題．但是題中給出了一個(gè)定值電阻，其作用是和電壓表組合成一個(gè)等效電流表(稱作“伏阻法”)，或者和電流表組合成一個(gè)等效電壓表(稱作“安阻法”)．此題到底是運(yùn)用“伏阻法”還是“安阻法”來測(cè)量小燈泡的額定功率，取決于定值電阻R和小燈泡L的連接方式．如圖3所示，電阻R與小燈泡L串聯(lián)，只有將電壓表并聯(lián)接在R的兩端才能用電壓表的示數(shù)與電阻R的比值表示燈泡L的電流(串聯(lián)電路電流相等)，此方法即為“伏阻法”．如圖4所示，電阻R與小燈泡L并聯(lián)，只有將電流表串聯(lián)在R的支路上才能用電流表的示數(shù)與電阻R的乘積表示燈泡L的電壓(并聯(lián)電路電壓相等)，此方法即為“安阻法”．

從圖1可以看出電阻R與小燈泡L串聯(lián)，應(yīng)該選擇電壓表、運(yùn)用“伏阻法”進(jìn)行測(cè)量．題中只提供一只電壓表，所以應(yīng)該是電壓表分別測(cè)量小燈泡L和電阻R的電壓，其電路設(shè)計(jì)為如圖5所示．其實(shí)驗(yàn)步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表的示數(shù)為小燈泡L的額定電壓UL;2．閉合S、S2，斷開S1，保持滑片P不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U;3．計(jì)算小燈泡的額定功率為P=UL·U/R．

也可以設(shè)計(jì)成如圖6所示的電路圖，其實(shí)驗(yàn)步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表的示數(shù)為小燈泡L的額定電壓UL;2．閉合S、S2，斷開S1，保持滑片P不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U;3．計(jì)算小燈泡的額定功率為

二、對(duì)原題進(jìn)行的改編

原題在電路的設(shè)計(jì)上提供了兩個(gè)開關(guān)和一個(gè)電表，之所以選擇電壓表不選擇電流表的原因是原題的電阻R與小燈泡L的串聯(lián)連接方式的限制，若兩者原來是并聯(lián)的則很有可能可以運(yùn)用“安阻法”進(jìn)行測(cè)量．如圖7所示，在虛線框中添加兩個(gè)開關(guān)和一個(gè)電流表對(duì)小燈泡額定功率的測(cè)量．其思路是電流表與電阻R可以組合成一個(gè)等效電壓表，在確定小燈泡兩端電壓為額定電壓的情況下再測(cè)量小燈泡的電流，繼而求出其額定功率．設(shè)計(jì)的電路如圖8所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表的示數(shù)為．閉合S、S，斷開S，保21持滑片P不動(dòng)，讀出電流表的示數(shù)I2;3．計(jì)算小燈泡的額定功率為P=ULI2或P=I1R·I2．

也設(shè)計(jì)如圖9所示的電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下:1．閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表的示數(shù)為．閉合S、S，2斷開S1，保持滑片P不動(dòng)，讀出電流表的示數(shù)I2;3．計(jì)算小燈泡的額定功率為P=UL(I2－I1)或P=I1R·(I2－I1)．

三、總結(jié)

無論是“伏阻法”還是“安阻法”，在利用開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)電表測(cè)量對(duì)象時(shí)，必須要遵守的原則就是不能改變電路的結(jié)構(gòu)．比如圖5和6中、圖8和9中，電阻R和小燈泡L始終處于串聯(lián)或并聯(lián)狀態(tài)，這樣即使電表的測(cè)量對(duì)象發(fā)生變化，小燈泡的電壓和電流均不發(fā)生變化．若電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，則無法進(jìn)行測(cè)量．

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