用电压表和电流表测定小灯泡的电功率实验一直是中考的重点内容。对于伏安法测电功率,要从实验的原理、器材的选择、电路的连接、数据的处理、故障的排除等方面透彻理解。
1.注意选择实验器材的规格。
电源:选择电源的电压要大于小灯泡的额定电压。(为什么?)
电流表:电流表的量程要大于小灯泡的额定电流。
电压表:电压表的量程要大于小灯泡的额定电压。
滑动变阻器:滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流,还要根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器的阻值。
2.电路连接时,开关必须断开。闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,以确保电路的安全。
3.在使小灯泡的电压高于额定电压时,要注意观察小灯泡的亮度和电压表示数的变化,以免电压过高,烧坏小灯泡。
4.数据处理时,不能采用多次测量取平均值的方法计算小灯泡的额定功率。
下面通过一道考题加以说明。
例题(2010年广东肇庆中考试题)2010年上海世博会上,节能LED灯占所有景观照明灯的60%以上.LED灯即半导体发光二极管,它可以直接把电能转化为光能.小明同学用10个LED灯(每个LED灯的额定电压2.5V)焊接在一块电路板上,制作了一个简易LED灯手电筒,此手电筒用两节干电池做电源。他想测算出这10个LED灯正常发光时的功率。
(1)在电路板上,这10个LED灯是联(选填“串”或“并”);
(2)为完成测量10个LED灯正常发光时的功率,请你帮他将电压表接入上图的电路中;
(3)在闭合开关前,图中滑动变阻器的滑片应位于端(选填“左”或“右”)。调节滑动变阻器使LED灯两端的电压为2.5V,此时电流表示数如右图所示,该电流大小是A,电路板上AB间的总电阻是Ω,10个LED灯正常发光时的功率是W;
(4)该手电筒正常工作时的总功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)10个LED灯正常发光时消耗的功率。
解析:试题以测量灯泡电功率为载体,综合考查同学们掌握电学知识的情况。
(1)考查电路连接的基本知识。因为电源是两节干电池串联,总电压是3V,而每个LED灯的额定电压为2.5V,若LED灯采用串联,则每个灯分得的电压太小,不能正常工作,所以这10个LED灯是并联。另外,若LED灯采用串联,实验中一个灯坏了,其余灯将不能正常工作,干扰实验的进行。所以有多个用电器同时工作时,一般不采用串联的方式。
(2)考查电压表的使用和连接,要注意让电压表与灯泡并联,还要考虑量程,结合每个LED灯的额定电压为2.5V,不必采用大量程。让电流从“3”接线柱流进,从“-” 接线柱流出,连线不要交叉。
(3)连接电路时,开关必须断开,以防止出现短路;为防止电流过大烧坏元器件,滑动变阻器应处于阻值最大处,就是让滑动变阻器接入电路中的电阻丝最长,本题中滑片应处于最右端。对于电流表的读数,要先看接线柱,确定量程;再看分度值和指针位置。本题中读数为0.2A。要计算AB间的总电阻,只要用公式。要计算10个LED灯正常发光时的功率用。
(4)因为手电筒用两节干电池做电源,电压为3V,大于LED灯的额定电压2.5V,所以手电筒正常工作时的总功率大于10个LED灯正常发光时消耗的功率。
答案:(1)并 (2)如下图 (3)右 0.2 12.5 0.5 (4)大于
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