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,于是连接成如如图所示的电路.
(1)请你指出此图中的一处错误:________;
(2)排除上述故障后再接通电路,发现小灯泡L发光,但电流表仍无示数.小明看到手边除了已用的器材还有一个电阻值已知的定值电阻R0,于是决定改变实验方案,用电阻R0替换电流表.请你帮助他,
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:电压表错接到滑动变阻器的两端;
(2)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主要实验操作步骤:
步骤一、按照电路图连接电路;调节滑动变阻器使电阻最大;
步骤二、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=2.5V,并记录数据;
步骤三、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并记录数据.
③根据上述测量的结果,小灯泡额定功率的表达式:
PL=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)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.