在“测定小灯泡额定功率”的实验中,被测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω,实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(0--0.6A 0--3A)、电压表(0--3V 0--15V)、滑动变阻器R(30Ω 0.5A)、开关各一只、导线若干.设计的电路如图所示:
(1)请根据电路图完成实物图的连接;
(2)实验电路接好后,合上开关时,发现电路出现故障.主要有下表所列的两种情况,请根据现象和检测结果指出故障的可能原因:
| 故障现象 | 检测 | 故障原因 |
| 灯泡不亮、电压表所示较大、电流表无示数 | 取下灯泡,两表的所示情况不变 | |
| 灯泡较暗、两表所示均较小 | 移动滑动变阻器滑片,现象不变 |
| 实验次序 | 电压表所示U/V | 电流表所示I/A | 功率P/W | 额定功率P额/W |
| 1 | 3.0 | 0.36 | ||
| 2 | 3.8 | 0.40 | 1.52 | |
| 3 | 4.5 | 0.42 | 1.89 |
试题答案
解:(1)灯泡的额定电压为3.8V,电压表选择0~15V量程,与灯泡并联,
灯泡的电流大约为:I===0.38A<0.6A,所以电流表选择0~0.6A量程,
电流从电压表和电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出,
滑动变阻器已经选定了下面一个接线柱,任意选择上面一个接线柱,把滑动变阻器串联在电路中.
从电源正极开始,依次串联开关、滑动变阻器、电流表、灯泡到电源负极,补全电流路径,电压表与灯泡并联.如图.
(2)灯泡不亮,电流表无示数,电流断路,电压表有较大示数,取下灯泡,两表示数不变,可以断定灯泡断路.
灯泡较暗,两表示数较小电路电阻较大,移动滑片,现象都不改变,所以滑动变阻器都接下面两个接线柱.
(3)P=UI=3.0V×0.26A=0.78W.
从表格中找到灯泡3.8V下的功率为灯泡的额定功率为1.52W,
指针位置相同时,0~3A量程读数是0~0.6A量程读数的5倍,2A是0.4A(正常工作时的电流)的5倍,所以把灯泡正常发光时电流读成2A是把0~0.6A量程读成0~3A量程.
故答案为:(1)如图;(2)如下表;(3)把0~0.6A量程读成0~3A量程.
| 故障现象 | 检测 | 故障原因 |
| 灯泡不亮、电压表所示较大、电流表无示数 | 取下灯泡,两表的所示情况不变 | 灯座断路 |
| 灯泡较暗、两表所示均较小 | 移动滑动变阻器滑片,现象不变 | 滑动变阻器都接下面两个接线柱 |
试题解析
(1)由电路图连接实物图:从电源正极出发,按照电流方向串联各元件,补全电流路径.最后把电压表并联在灯泡两端.
由额定电压和电阻计算电流,确定电流表量程,电压表的量程由灯泡的额定电压确定,注意滑动变阻器接线柱的选择.
注意电压表和电流表的正负接线柱.
(2)灯泡不亮,电流表无示数,电路断路,电压表示数较大,电压表与电源接通,取下灯泡,电压表和电流表的示数不变,可断定灯泡断路.
灯泡较暗,电路电流较小,电路电阻较大,移动滑片,灯泡亮度、电压表和电流表的示数都不变,滑动变阻器不能改变电路电阻,并且电路电阻很大,可以判断故障原因.
(3)电压表与灯泡并联测灯泡电压.电流表与灯泡串联测灯泡电流,根据P=UI计算灯泡在3.0V时的功率.
由表格找出灯泡3.8V时的功率即额定功率.
2A是0.4A的5倍,可以判断把0~0.6A量程读成0~3A量程.
点评:(1)补全实物连接图时,主要考虑电压表、电流表、滑动变阻器:
电压表量程根据灯泡的额定电压或电源电压确定,电压表并联在灯泡的两端.
知道灯泡的额定电压和电阻求出电流,或根据额定电压和额定功率计算电流,来判断电流表的量程,电流表串联在电路中.
滑动变阻器有4个接线柱,选择一上一下接线柱接入电路,已经选定了下面的接线柱,上面的接线柱任意接入使滑动变阻器串联在电路中.
(2)灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡以外的地方断路或灯泡短路,
灯泡断路时,电路断路,电路中没有电流,电流表无示数,电压表串联联在电路中,电压表测量电源电压;
灯泡短路时,电路总电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,电压表测量导线电压,示数为0.
灯泡以外的地方断路,整个电路都处于断开状态,灯泡不亮,电压表和电流表都没有示数.
