小红同学在测量小灯泡正常发光的电阻的实验中,电源电压为4.5V,且保持不变.小灯炮标有“2.5V”字样,电阻约为10Ω:
(1)在图1中有一根线连接错误.请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的导线.
(2)小红用这个电路测出了灯泡正常发光的电阻.他们通过调节滑动变阻器测量了多组电压表和电流表的数据,并作出了小灯泡的电流随电压的变化图象,如图2所示.则当电流表的示数为________A时,小灯泡正常发光.利用条件可求出小灯泡正常发光时的电阻为________Ω,额定功率为________W.
(3)小红利用此电路继续进行实验,将电压表改接到变阻器两端时,发现在闭合开关时,小灯泡是不亮的.这是什么原因呢?小红观察到在闭合开关时,电压表的读数为3V,电流表示数为0.18A.由此可知,小灯泡此时消耗的实际功率比额定功率小许多,因此不足以使灯泡发光.由此还可以求出滑动变阻器的最大阻值是________Ω.
解:(1)将灯泡与电流表负接线柱的相连的一端,改接电压表的负接线柱;如图所示:
(2)当灯泡两端电压为2.5V时,从图2中可知电流表的示数为0.25A;
小灯泡正常发光时的电阻:R===10Ω;
小灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(3)电压表示数U′=3V,由串联电路的特点可知,
此时灯泡电压U灯=4.5V-3V=1.5V,
灯泡的实际功率P灯=U灯I′=1.5V×0.18A=0.27W;
滑动变阻器的阻值:R滑==≈16.7Ω.
故答案为:(2)0.25;10;0.625;(3)约16.7.
(1)伏安法测灯泡的电阻或实际功率是,开关、电流表、滑动变阻器以及灯泡应该串联连接,电压表并联在灯泡两端;
(2)当灯泡两端电压为额定电压时,灯泡正常发光,并由I-U图象找出额定电压对应的电流值,然后由欧姆定律求出灯泡电阻,由P=UI可求出灯泡的额定功率;
(3)由I-U图象找出电压所对应的电流,由串联电路的特点求出灯泡两端的电压,
由P=UI求出灯泡的实际功率;连接完电路,滑动变阻器阻值全部接入电路,
由欧姆定律可求出滑动变阻器的最大阻值.
点评:本实验考查了电路分析、求灯泡电阻、灯泡功率、滑动变阻器阻值等问题,由I-U图象找出电压对应的电流,熟练应用串联电路特点及欧姆定律是正确解题的关键.