第一招――伏安法
【武器系統】開關、滑動變阻器、額定電流為U的小燈泡、電壓表、電流表各一個、電源(電流夠大)、導線若干。
【戰斗方法】這是測定小燈泡額定功率最常用也是最簡單的一種技巧。借助所給器材設計電路的思路為:調節滑動變阻器使電流表示數為U時,小燈泡正常發光,記下此時電壓表的示數即可。
【形象】
【攻擊方式】如圖1,調節滑動變阻器滑片P,使電流表示數為U時,此時記下電壓表的示數I,則小燈泡的額定功率為:P=UI。
【技能提高】若實驗中的條件改為已知小燈泡的額定電壓為I,則只需調節滑動變阻器,當電壓表的示數為I時,記下此時電流表的示數即可。
【攻擊缺陷】如果在實驗中電流表壞掉了測定小燈泡電功率實驗,借助剩下的儀器是不能測出燈泡的額定功率的。若再給一個已知電阻的定值內阻R,便可以設計電路進行檢測,于是,就必須用第二招――伏歐法。
第二招――伏歐法
【武器系統】開關、滑動變阻器、額定電流為U的小燈泡、電壓表、已知電阻的定值內阻R各一個、電源(電流夠大但未知)、導線若干。
【戰斗方法】利用所給器材設計電路的思路有兩個要點:
1.通過調節滑動變阻器設法使小燈泡正常發光,并測出此時通過小燈泡的電壓。
2.由于缺乏了電壓表,所以正常發光時的電壓不能直接檢測,于是設計電路時須要創設一個電壓相等的環境――串聯電路。
【形象】
【攻擊方式】
1.如圖2,S閉合,調節滑動變阻器滑片P,使電流表的示數為U。
2.S斷掉,保持滑片P不動(保證燈泡處于正常發光狀態),將電流表與R并聯。
3.S閉合,記下此時電流表的示數U。
4.小燈泡額定功率的表達式為:P=U。
【技能提高】若要求設計電路一次成形,不能搬移器件的話,則須要把開關換成一個單刀雙擲開關,設計方案如下:
1.如圖3,S接1,調節滑動變阻器滑片P,使電流表的示數為U。
2.S接2,保持滑片P不動(保證燈泡處于正常發光狀態),記下此時電流表的示數U。
3.小燈泡額定功率的表達式為:P=。
【攻擊缺陷】類似地,假若在實驗中壞掉的是電流表,再給一個已知電阻的定值內阻R,于是就有了第三招――安歐法。
第三招――安歐法
【武器系統】開關、滑動變阻器、額定電流為U的小燈泡、電流表、已知電阻的定值內阻R各一個、電源(電流夠大但未知)、導線若干。
【戰斗方法】利用所給器材設計電路的思路同樣也有兩個要點:
1.通過調節滑動變阻器設法使小燈泡正常發光,并測出此時通過小燈泡的電壓。
2.由于缺乏了電流表,所以對于小燈泡何時正常發光不能直接判定。并且借助有電壓表和定值內阻R這兩個條件,可以先讓通過R的電壓為,即保證R兩端電流為U;再通過并聯電路的環境使R和燈泡L的電流相等,即保證了小燈泡處于正常發光狀態。
【形象】
【攻擊方式】
1.估算I=。
2.如圖4,S閉合,調節滑動變阻器滑片P,使電壓表的示數為I。
3.S斷掉,保持滑片P不動(保證燈泡處于正常發光狀態),將電壓表與燈泡L串聯。
4.S閉合,記下此時電壓表的示數I。
5.小燈泡額定功率的表達式為:P=UI。
【技能提高】若要求設計電路一次成形,不能搬移器件的話,也須要把開關換成一個單刀雙擲開關,設計方案如下:
1.如圖5,估算I=。
2.S接2,調節滑動變阻器滑片P,使電壓表的示數為I。
3.S接1,保持滑片P不動(保證燈泡處于正常發光狀態),記下此時電壓表的示數I。
4.小燈泡額定功率的表達式為:P=UI-。
【攻擊缺陷】若將定值內阻R換成內阻箱R,也可以設計實驗測出小燈泡的額定功率,這就是第四招――等效取代法。
第四招――等效取代法
【武器系統】單刀雙擲開關、滑動變阻器、額定電流為U的小燈泡、電壓表、電阻箱R各一個、電源(電流夠大但未知)、導線若干。(要考慮濕度對鎢絲內阻的影響)
【戰斗方法】利用所給器材設計電路時,考慮到室溫對鎢絲內阻的影響,只需用等效取代的方式測出燈泡正常發光時的內阻。
【形象】
【攻擊方式】
1.如圖6,S接2,調節滑動變阻器滑片P,使電流表示數為U。
2.S接1,保持滑片P不動,調節R使電流表的示數一直為U,記下此時R的示數R。
3.小燈泡額定功率的表達式為:P=
【技能提高】若已知小燈泡的額定電壓,也可以將電流表換成電壓表,借助等效取代的方式測出燈泡正常發光時的阻值。
其實,伏安法是測定小燈泡電功率的基本技巧。假如只有一只水表(電壓表或電流表),再降低一只電阻已知的阻值器以及其他必要的器材,也可以設計電路測定小燈泡的額定功率。假如沒有單刀雙擲開關,可以用兩只單刀單擲開關替代;也可只用一只單刀單擲開關,不過要拆下水表,先后進行兩次檢測。其實,在每種方式的電路設計中都有一個重點須要注意,那就是必須先讓燈泡處于正常發光狀態,只有這樣能夠正確測出相關數學量測定小燈泡電功率實驗,得到燈泡的額定功率。四種招式靈活使用,會使測燈泡的額定功率得心應手。