小灯泡上标有“2.5V 0.3A”字样.小明问过老师后,知道这些数字表示的意思.他想实际测量这个小灯泡的额定功率,于是连接成如图所示的电路.
(1)请你指出此图中的一处错误:________;
(2)修改错误后,闭合开关S,发现小灯泡L不发光,电压表和电流表都没有示数.在老师的帮助下,小明用电压表检查故障.部分测量结果记录如下表,由此可以判断,在________两点之间有________故障.
电压表连接位置 | a h | a b | a d | b e | b f | d g | f h |
电压表示数 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 有 | 有 |
①在右边的方框中画出改变方案后的实验电路图;
②写出主要实验操作步骤:
③根据上述测量的结果,写出小灯泡额定功率的表达式PL=________.
解:(1)图中把电压表并到了滑动变阻器的两端,不能直接测出小灯泡两端的电压,所以图中的错误是:电压表错接在滑动变阻器两端;
(2)电压表正接线柱接ah,dg,fh接线柱时,电压表有示数,说明电源、电流表滑动变阻器完好;说明fg间有断路;
故答案为(1)电压表错接在滑动变阻器两端;
(2)fg;断路;
(3)①要测小灯泡的额定功率,必须测出额定电压下小灯泡的电流; 在电流表不能使用时,可以把已知阻值的定值电阻串联到电路中,当小灯泡正常工作时,利用电压表测出定值电阻两端的电压,再根据欧姆定律求出电流,即为小灯泡的额定电流,再根据P=UI求出灯泡的额定功率,所以改变后的实验方案电路图如图所示:
②写出主要操作步骤:
(1)按照电路图连接电路;调节滑动变阻器使电阻最大;
(2)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=U额(或直至电压表示数为2.5V)并把数据记录在表格中;
(3)断开开关S,把电压表并联在R0两端,闭合开关S,读出电压表的示数U0并记录在表格中.
③或2.5V×
(1)伏安法测小灯泡电功率的实验原理是:用电压表测出小灯泡两端的电压,电流表测出通过小灯泡的电流,利用P=UI求出额定功率,所以电压表应与小灯泡并联;
(2)用电压表判断电路故障,电压表负极接电源负极,电压表有示数,说明电路与电压表所接触位置与电源正极间是连通的,电压表无示数,说明出点与电源正极间断路;
(3)要想测出小灯泡的额定功率,必须测出额定电压下小灯泡的电流;电阻R0和小灯泡串联时,根据串联电路电流的特点可知,只要知道电阻R0的电流即可;根据欧姆定律可知,用电压表测出R0两端的电压,即可求出电流,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流的方法,在不能直接测量时,应根据串并联电路电流特点着手设计实验.