实验目的:测量小灯泡在额定电压下和高于、低于额定电压下的电功率。
实验器材:计算机、数据采集器、电压传感器、电流传感器、稳压电源或电池(1.5V4节)、滑动变阻器、电路板,导线等
提出问题:
用滑动变阻器进行控制,分别测量以下三种情况下小灯泡的实际功率
(1)使小灯泡在额定电压下发光,测出它的功率;
(2)使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察它的亮度,测出它的功率;
(3)使小灯泡两端的电压低于额定电压,观察它的亮度,测出它的功率。
设计实验:
实验电路图如图1,用串联滑动变阻器来控制加在小灯泡上的电压,从而控制小灯泡的功率。
图1 测量小灯泡的实际功率电路图
进行实验:
1.按电路图连接电路,把滑动变阻器置于电阻最大位置即b端,;
2.进入TriE ilab主页后,打开实验模板“测量小灯泡的功率”,先对电压传感器和电流传感器分别校零;
3.把电压传感器和电流传感器接入电路,电压传感器和电流传感器的红接线柱如图1所示,另一端为黑接线柱;
4.闭合开关S,点击“开始”,移动滑动变阻器滑动端,观察电压与电流的关系;
5.点击“结束”,采集数据完成;
6.在“公式编辑”中编辑物理量“功率”,符号为P,公式为U1*I1,在图象设置中添加功率与电压的关系图象(这一步也可在模板中完成);
7.观察图象和数据,得出结论。
实验结果:
1.小灯泡1
用稳压电源做的实验
(1)数据表
电压U/V | 8.90 | 6.60 | 4.99 |
电流I/A | 0.209 | 0.177 | 0.150 |
功率P/W | 1.8601 | 1.0682 | 0.7535 |
(从数据表中选取三组数据)
(2)图象
图2 小灯泡1的电压与电流关系图象
图3 小灯泡1的功率与电压关系图象
用电池做的实验
(1)数据表
电压U/V | 3.72 | 3.10 | 1.50 |
电流I/A | 0.455 | 0.411 | 0.273 |
功率P/W | 1.6906 | 1.2741 | 0.4095 |
(从数据表中选取三组数据)
(2)图象
图4 小灯泡1的电压与电流关系图象(电池做)
图5 小灯泡1的功率与电压关系图象(电池做)
2.小灯泡2
用稳压电源做的实验
(1)数据表
电压U/V | 7.20 | 6.33 | 4.00 |
电流I/A | 0.641 | 0.597 | 0.464 |
功率P/W | 4.6125 | 3.7790 | 1.8560 |
(从数据表中选取三组数据)
(2)图象
图6 小灯泡2的电压与电流关系图象
图7 小灯泡2的功率与电压关系图象
分析和论证(测量结果说明了什么?得出了什么结论?)
测量的数据是电压U和电流I,通过公式来计算功率。小灯泡1的额定电压是6.6V。额定功率是1.1W;小灯泡2的额定电压是6.3V. 额定功率是3.8W。当灯泡的实际电压比额定电压高时,实际功率比额定功率高;当灯泡的实际电压比额定电压低时,实际功率比额定功率低(详见数据表和图象)。
评估:(实验中最可能出现错误的环节?哪方面容易出现较大误差?在实验的设计、操作、分析过程中,发现了哪些新问题?)
(1)滑动变阻器易接错或初位置没放对;(2)滑动过程移动不均匀,注意:在电压低时可以快,电压高时一定要慢;(3)电流传感器接入时一定要断开电路,并注意电压传感器和电流传感器的红。黑接线柱。
交流:自己设计一个实验报告,写出实验目的、实验原理、操作步骤、结论、发现的新问题。
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