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于中学生学习报之物理周刊初三版04年20期
发表于《中学生学习报》之《物理周刊》初三版04年20期
测量电功率的几种特殊方法
陕西 李参军
同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡的电功率,这是
测量电功率的
方法,除过这种方法外,还有几种测量电功
率得特殊方法,这里就结合几道考题予以介绍。
例1、要测出一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,
器材有:电源(电压恒为6V)、阻值合适的滑动变阻器一个、
开关一个、导线若干、电流表一块、电压表一块,其中电流表
的量程完好,电压表的量程只有0,3V档可用。请
电路,
并回答:闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数达到,
,,V时,小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为0.3A,
则小灯泡的额定功率为,,,W。
解析:显然,小灯泡的额定电压3.8V大于电压表的最大
量程3V,所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压;
但是,由于电源电压已知,我们可考虑通过测量滑动变阻器两
端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V,
小灯泡的额定电压为3.8V,这时滑动变阻器两端的电压为
2.2V,而2.2V正好小于3V,所以可以这样来测量。因此可得
如图2的电路图。然而,由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,所以,要测量小灯泡的额定功率,电压表的示数应为2.2V。而小灯泡的额定功率应为其额定电压(一定要注意是3.8V而不是2.2V)和此时电流的乘积,所以有:。 P,UI,3.8V,0.3A,1.14W
可以看出,用这样的电路测量电功率时,当电流表示数变大时电压表示数变小;而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题,请同学们注意。
例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中,老师给出了如下器材:额定电压为U的0小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。
?小张同学设计的实验电路图如图3,请你根据这个电路图
写出测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量(物
理量用字母表示)。
?本实验中,小灯泡额定功率的表达式P=,,,,,,,。
?若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压
表,请你重新设计一个实验电路图,测量小灯泡的额定功率(只
画出电路图,不需要
测量步骤)。
解析:?由于题目中只给了电流表,所以设法使小灯泡两端的电压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出,小灯泡与定值电阻并联,它们两端的电压相等,而定
U0值电阻两端的电压为U=IR,这样,如果将S掷向1时,当电流表的示数为时,它们两RR端的电压就为小灯泡的额定电压U。因此,我们可以这样测量小灯泡的额定功率:a、计算0
U0当R两端的电压为U时,通过它的电流为;b、S掷向接线柱1,调节滑动变阻器,使0R
U0电流表的示数为;c、保持滑动变阻器滑片不动,S掷向接线柱2,读出电流表示数I。 R
?这一步我们来推导P的表达式:显然,L和R是并联的,当S接1时,电流表测量的
U0是R的电流,大小为;当S接2时,电流表测量的是R和L的总电流I所以,通过LR
U0的电流为。而我们前面已经看到这时L两端的正好是小灯泡的额定电压U,所以小,I0R
U0灯泡的额定功率为:P,UI,。 ()0R
?由于题目中只给出了电压表,所以应设法测量出小灯泡
正常工作时的电流,而定值电阻的阻值已知,若能测量出它两
端的电压,就能求出它的电流,这时如果小灯泡和定值电阻串
联,则小灯泡的电流就是定值电阻的电流。因此我们可设计出
如图4的电路来测量小灯泡的额定功率。
例3、某家用电能表上标有“220V 5A 3000r/kWh”的字样,当家中某用电器单独工作时,电能表1min转了45转。由此可估算出该家用电器的总功率为,,,,W。
W解析:这道题可根据来计算。首先,我们要明白“3000r/kW•h”的意义,它的P,t
意义是表盘每转动3000转用电器消耗的电能是1 kW•h。因为电能表1min转了45转,所以
W0.9 kW,h它1h应转动2700转,消耗0.9 kW•h的电能。所以有:。P,,,0.9kWt1h因此,该家用电器的功率为900W。需要说明的是,这本是一道简单的题目,但是由于学生不注意教材中的小实验,使得本题在某市的中考中得分仅为5%。这就说明对于教材的细节,尤其是应用性强的小实验、阅读材料一定要特别重视。
作者地址:,,,,,, 陕西省户县大王中学
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电子信箱:licanjun2002@yahoo.com.cn 或 licanjun2002@126.com
作者简介:李参军,男。1968年生。中学物理一级教师。曾在《物理教师》、《中学物理教学参考》、《中学物理教学》、《陕西教育》、《中学生学习报》、《中学理化报》、《课堂内外》、《数理天地》、《同学少年》、《初中生》、《当代中学生》等十多种报刊发表物理教学论文和数理方面的教辅文章数十篇。