手自一体上坡起步技巧:电功率难题

来源:百度文库 编辑:查人人中国名人网 时间:2024/05/12 07:49:59
某同学利用电压未知的电源、标有“50Ω 1A”字样的滑动变阻器、标有“0.25A”字样的小灯泡、两只电键、电流表和若干导线测定小灯泡的额定功率,该同学经过思考先画出实验电路图,然后按照正确的实验步骤进行操作,并将电键S1闭合、S2断开,读出电流表的示数为0.2A,这时他就求出了电源电压,然后该同学边思考边实验,再移动滑动变阻器的滑片到中点位置,此时小灯恰好正常发光。(1)请你画出该同学的实验电路图。
(2)请简述小灯正常发光的理由。(3)请求出小灯泡的额定功率。
图可不画,要详细列式.

这题要在理想状态下求解,即:电源内阻不计,电源电压恒定,电流表、电压表都为理想电表(电流表内阻不计,电压表内阻为正无穷),小灯泡的电阻不随通过它的电流改变而改变。
在理想状态的前提下,实验过程为:
第一种方案
是将电键S1、电源、电流表、滑动变阻器(阻止调到最大)这些器件用导线串联起来,再将电键S2和小灯泡串联起来,一起并联在滑动变阻器两端。
该同学将电键S1闭合、S2断开,读出电流表的示数为0.2A,求出了电源电压为:50Ω*0.2A=10V
然后该同学边思考边实验,他想到了,就凭这样的实验电路是求不出小灯泡的额定功率的,因为他不可能知道什么时候通过小灯泡的电流是额定电流(因为电流表是接在干路上的,测的是通过小灯泡的电流加上通过滑动变阻器的电流的总电流),所以该同学经思考后,改变了实验电路,他将电键S1、电源、电流表、滑动变阻器、小灯泡用导线串联起来,再移动滑动变阻器的滑片,使通过小灯泡的电流正好达到0.25A,(根据通过小灯泡的电流为额定电流,从而判断小灯此时正常发光)而此时滑动变阻器的滑片正好滑到到中点位置,阻值正好为25Ω。于是求出小灯泡的额定功率:P=UI=(10V-0.25A*25Ω)*0.25A=0.9375w 所以小灯泡的额定功率为0.9375瓦(这一方案的缺点是电键S2再第二步实验过程中多余了。)
第二种方案:
是将小灯泡、电源、电流表、滑动变阻器(阻止调到最大)这些器件用导线串联起来,再将电键S1并联小灯泡两端,将电键S2并联在滑动变阻器两端。
该同学将电键S1闭合、S2断开,读出电流表的示数为0.2A,求出了电源电压为:50Ω*0.2A=10V
然后该同学边思考边实验,将S1、S2都断开,移动滑动变阻器的滑片,使通过小灯泡的电流正好达到0.25A,(根据通过小灯泡的电流为额定电流,从而判断小灯此时正常发光)而此时滑动变阻器的滑片正好滑到到中点位置,阻值正好为25Ω。于是求出小灯泡的额定功率:P=UI=(10V-0.25A*25Ω)*0.25A=0.9375w 所以小灯泡的额定功率为0.9375瓦(这一方案的缺点是电路的干路上没有电键,不能很好地控制总电路的通断。)

电源,滑动变阻器,小灯泡串连 电键S1与小灯泡并连 电键S2与滑动变阻器并连 电压U=50*0.2=10V 小灯泡的电阻R=10/0.25-25=15
额定功率P=15*0.25*0.25=0.9375W
小灯能正常发光说明小灯泡达到额定电流