16.3测量电功率

1、第三节测量电功率【自学卡片【自学卡片】电功率的测量电功率的测量(1)(1)实验原理实验原理: :。(2)(2)实验设计实验设计: :用用测电压。测电压。用用测电流。测电流。(3)(3)小灯泡的亮度小灯泡的亮度: :与小灯泡的与小灯泡的有关有关, ,小灯泡的小灯泡的越大越大, ,小灯泡越亮。小灯泡越亮。参考答案参考答案: :(1)P=UI(1)P=UI(2)(2)电压表电压表电流表电流表(3)(3)实际功率实际功率实际功率实际功率【做一做【做一做】观察手电筒上的小灯泡的铭牌观察手电筒上的小灯泡的铭牌, ,小灯泡的功率是多少小灯泡的功率是多少? ?你是如何求出的你是如何求出的? ?参考答案参考答案

2、: :1.9W1.9W。额定电压为。额定电压为3.8V,3.8V,额定电流为额定电流为0.5A,0.5A,用公式用公式P=UIP=UI可以求可以求出出,P=UI=3.8V,P=UI=3.8V0.5A=1.9W0.5A=1.9W。探究探究 测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率1.1.实验原理实验原理: :由由P=UIP=UI可知可知, ,要知道小灯泡在不同电压下电功率的大小要知道小灯泡在不同电压下电功率的大小, ,需要测量小灯泡两端的需要测量小灯泡两端的和通过小灯泡的和通过小灯泡的。参考答案参考答案: :电压电流电压电流2.2.测量器材测量器材: :(1)(1)利用利用测量电压。测量电压。(2)

3、(2)利用利用测量电流。测量电流。(3)(3)在实验中在实验中, ,为了观察不同电压下灯泡亮度为了观察不同电压下灯泡亮度, ,需要多次测量需要多次测量和和, ,故需要增加故需要增加仪器。仪器。参考答案参考答案: :(1)(1)电压表电压表(2)(2)电流表电流表(3)(3)电压电流滑动变阻器电压电流滑动变阻器3.3.实验设计及分析实验设计及分析: :(1)(1)设计实验电路图并连接实物电路设计实验电路图并连接实物电路连接电路时连接电路时, ,开关应处于开关应处于状态。状态。闭合开关前闭合开关前, ,滑动变阻器的滑片应置于滑动变阻器的滑片应置于。参考答案参考答案: :(1)(1)断开断开阻值最大

4、端阻值最大端(2)(2)检查电路无误后检查电路无误后, ,闭合开关闭合开关S,S,移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片P,P,分别使电压分别使电压表的示数等于、低于和高于小灯泡的表的示数等于、低于和高于小灯泡的时时, ,观察小灯泡的发光观察小灯泡的发光情况情况, ,并记下并记下的示数。的示数。参考答案参考答案: :额定电压电流表额定电压电流表(3)(3)分析实验数据。分析实验数据。U U额额=2.5V=2.5V计算不同电压下计算不同电压下, ,小灯泡的功率小灯泡的功率, ,填入表格。填入表格。小灯泡的额定功率为小灯泡的额定功率为。电压电压U/VU/V2.02.02.52.53.03.0电流

5、电流I/AI/A0.220.22 0.250.25 0.280.28电功率电功率P/WP/W灯泡发光情况灯泡发光情况暗暗正常正常 很亮很亮参考答案参考答案: :0.440.440.6250.6250.840.840.625W0.625W(4)(4)分析归纳。分析表格中的各项数据可知分析归纳。分析表格中的各项数据可知: :当当U U实实=U=U额额时时,P,P实实P P额额, ,灯泡发光灯泡发光。当当U U实实UUU额额时时,P,P实实P P额额, ,灯泡发光灯泡发光。参考答案参考答案: := =正常正常 很亮很亮【交流与讨论【交流与讨论】(1)(1)在实验中在实验中, ,滑动变阻器的作用是什么

6、滑动变阻器的作用是什么? ?提示提示: :把滑动变阻器接入电路把滑动变阻器接入电路, ,增大了电路中的电阻增大了电路中的电阻, ,可以限制电路中可以限制电路中的电流的电流, ,有保护电路的作用有保护电路的作用; ;另外另外, ,通过改变滑动变阻器的电阻通过改变滑动变阻器的电阻, ,来改变来改变小灯泡两端的电压小灯泡两端的电压, ,使小灯泡两端的电压分别等于额定电压、高于额使小灯泡两端的电压分别等于额定电压、高于额定电压、低于额定电压定电压、低于额定电压, ,探究小灯泡实际功率和额定功率的关系。探究小灯泡实际功率和额定功率的关系。参考答案参考答案: :保护电路保护电路改变小灯泡两端的电压改变小灯

7、泡两端的电压(2)(2)小灯泡两端的电压能否超过额定电压很多小灯泡两端的电压能否超过额定电压很多? ?为什么为什么? ?参考答案参考答案: :不能不能, ,电压过高会烧坏小灯泡。电压过高会烧坏小灯泡。(3)(3)在此实验中在此实验中, ,能否多次测量求小灯泡功率的平均值能否多次测量求小灯泡功率的平均值? ?提示提示: :由于实验中测出的电功率是在不同的电压下测出的由于实验中测出的电功率是在不同的电压下测出的, ,电功率的值电功率的值是相对于不同电压来说的是相对于不同电压来说的, ,应分别求出各自电压下的电功率。只有额应分别求出各自电压下的电功率。只有额定电压下的电功率才是额定功率定电压下的电功

8、率才是额定功率, ,所以求平均值没有意义。所以求平均值没有意义。参考答案参考答案: :多次测量目的是寻找小灯泡的实际功率随它两端电压的变多次测量目的是寻找小灯泡的实际功率随它两端电压的变化规律化规律, ,所以不能多次测量求平均值。所以不能多次测量求平均值。【记一记【记一记】电功率测量时的注意点电功率测量时的注意点(1)(1)在选取器材时在选取器材时, ,所用电源的电压、电压表的量程应高于小灯泡的额所用电源的电压、电压表的量程应高于小灯泡的额定电压定电压; ;电流表的量程要大于电路中的最大电流电流表的量程要大于电路中的最大电流; ;滑动变阻器的最大电滑动变阻器的最大电阻应略大于或接近小灯泡的电阻

9、阻应略大于或接近小灯泡的电阻, ,以使调节效果明显。以使调节效果明显。(2)(2)在利用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压时在利用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压时, ,要一边调节滑动变阻要一边调节滑动变阻器的滑片器的滑片, ,一边观察电压表的示数一边观察电压表的示数, ,以免电压过高烧坏灯泡。以免电压过高烧坏灯泡。【知识拓展【知识拓展】白炽灯的工作原理白炽灯的工作原理电流通过灯丝时产生热量电流通过灯丝时产生热量, ,螺旋状的灯丝不断将热量聚集螺旋状的灯丝不断将热量聚集, ,使得灯丝处使得灯丝处于温度于温度20002000以上的白炽状态以上的白炽状态( (灯丝一般采用钨丝灯丝一般采用钨丝, ,熔点约

10、为熔点约为3000),3000),这时候组成灯丝的原子核外电子会被激发这时候组成灯丝的原子核外电子会被激发, ,从而使得其向较高能量的从而使得其向较高能量的外层跃迁外层跃迁, ,当电子再次向低能量的电子层跃迁时当电子再次向低能量的电子层跃迁时, ,多余的能量便以光的多余的能量便以光的形式释放出来形式释放出来, ,并同时产生热量并同时产生热量, ,故称之为白炽灯。故称之为白炽灯。灯丝处于白炽状态时灯丝处于白炽状态时, ,就像烧红了的铁能发光一样而发出光来。为防就像烧红了的铁能发光一样而发出光来。为防止极高温度的灯丝被氧化烧断止极高温度的灯丝被氧化烧断, ,一般将灯泡里面抽成真空或充入其他一般将灯

11、泡里面抽成真空或充入其他惰性气体。理论上灯丝的温度越高惰性气体。理论上灯丝的温度越高, ,发出的光就越亮。发出的光就越亮。考点一考点一 伏安法测小灯泡的电功率伏安法测小灯泡的电功率【示范题【示范题1 1】(2014(2014威海中考威海中考) )在在“测定小灯泡的电功率测定小灯泡的电功率”的实验中的实验中, ,小刚同学选取了一个标有小刚同学选取了一个标有“2.5 V”2.5 V”、额定功率约为、额定功率约为1 W1 W的小灯泡和必的小灯泡和必要的实验器材要的实验器材, ,连接的电路如图甲所示。连接的电路如图甲所示。次数次数电压表示电压表示数数U/VU/V电流表示电流表示数数I/AI/A灯泡亮度

12、灯泡亮度1 11.501.500.320.32发光微弱发光微弱2 22.002.000.380.38较暗较暗3 32.502.50正常发光正常发光4 43.003.000.460.46很亮很亮(1)(1)闭合开关前闭合开关前, ,老师检查发现小刚同学连接的电路有一根导线连接错老师检查发现小刚同学连接的电路有一根导线连接错误误, ,请你在错误的连线上画请你在错误的连线上画“”,”,并只移动一根导线并只移动一根导线, ,用笔画线代替用笔画线代替导线将电路连接正确。导线将电路连接正确。(2)(2)经检查电路连接正确后经检查电路连接正确后, ,小刚连续进行了小刚连续进行了4 4次测量次测量, ,并把测

13、量的数据并把测量的数据和观察到的现象填写在表格里和观察到的现象填写在表格里, ,其中第其中第3 3次测量时电流表的示数如图乙次测量时电流表的示数如图乙所示所示, ,此时的电流为此时的电流为A,A,小灯泡的额定功率为小灯泡的额定功率为W W。(3)(3)从表格中的数据可知从表格中的数据可知, ,灯丝的电阻随两端电压的增加而灯丝的电阻随两端电压的增加而_(_(选填选填“增大增大”或或“减小减小”),),灯丝电阻发生变化的本质是电阻随灯丝电阻发生变化的本质是电阻随而而增大。增大。【解题探究【解题探究】解答本题需思考以下问题解答本题需思考以下问题: :(1)(1)电压表应如何接入电路电压表应如何接入电

14、路? ?(2)(2)什么是小灯泡的额定功率什么是小灯泡的额定功率? ?如何计算额定功率如何计算额定功率? ?提示提示: :(1)(1)电压表应与被测用电器并联。电压表应与被测用电器并联。(2)(2)小灯泡在额定电压下的功率为额定功率。用电器的额定功率小灯泡在额定电压下的功率为额定功率。用电器的额定功率P P额额= =U U额额I I额额。【精讲精析【精讲精析】(1)(1)小刚错将电压表串联在电路中了。改正方法小刚错将电压表串联在电路中了。改正方法: :将小灯将小灯泡左端的导线改接到电压表左端接线柱或电源的负极。泡左端的导线改接到电压表左端接线柱或电源的负极。(2)(2)由图可知由图可知, ,电

15、流表选择接入的是电流表选择接入的是“0 00.6 A”0.6 A”的量程的量程, ,其示数为其示数为0.42 A;0.42 A;小灯泡的小灯泡的额定功率为额定功率为P=UI=2.5 VP=UI=2.5 V0.42 A=1.05 W0.42 A=1.05 W。(3)(3)由表中数据可得由表中数据可得, ,灯丝灯丝的电阻随两端电压的增加而增大的电阻随两端电压的增加而增大; ;灯丝电阻发生变化的本质是电阻随灯丝电阻发生变化的本质是电阻随温度的升高而增大。温度的升高而增大。答案答案: :(1)(1)如图所示如图所示(2)0.42(2)0.421.051.05(3)(3)增大温度的升高增大温度的升高【互

16、动探究【互动探究】结合结合【示范题【示范题1 1】, ,思考以下问题思考以下问题:(1):(1)连接电路时连接电路时, ,开关开关S S应断开应断开, ,防止因电路防止因电路( (选填选填“短路短路”或或“断路断路”) )而损坏仪器。而损坏仪器。(2)(2)连接完实验电路后连接完实验电路后, ,小刚闭合开关小刚闭合开关, ,发现灯泡不亮发现灯泡不亮, ,电流表无示数电流表无示数, ,电压表有示数且接近于电源电压。请你帮助小刚分析电路出现的故障电压表有示数且接近于电源电压。请你帮助小刚分析电路出现的故障: :。【解析【解析】(1)(1)连接电路时连接电路时, ,开关一定要断开开关一定要断开, ,

17、可以避免电路因为短路而可以避免电路因为短路而被损坏被损坏, ,起到保护作用。起到保护作用。(2)(2)在连接完实验电路后在连接完实验电路后, ,小刚闭合开关小刚闭合开关, ,发现发现灯泡不亮灯泡不亮, ,电流表无示数电流表无示数, ,电压表有示数且接近于电源电压电压表有示数且接近于电源电压, ,这说明灯这说明灯泡处接线柱松动或者灯丝已经烧断泡处接线柱松动或者灯丝已经烧断, ,实质上是电压表串联在了电路中。实质上是电压表串联在了电路中。答案答案: :(1)(1)短路短路(2)(2)小灯泡断路小灯泡断路【技法点拨【技法点拨】(1)(1)实验关键点实验关键点: :移移: :移动滑片时眼睛观察电压表移

18、动滑片时眼睛观察电压表, ,防止电压过大烧坏小灯泡。防止电压过大烧坏小灯泡。数据处理数据处理: :因为在不同电压下灯泡的功率不同因为在不同电压下灯泡的功率不同, ,不能求平均值。多次不能求平均值。多次测量的目的是寻找灯泡的亮度与实际功率的关系。测量的目的是寻找灯泡的亮度与实际功率的关系。亮度与实际功率的关系亮度与实际功率的关系: :实际功率越大灯越亮。实际功率越大灯越亮。判断电路故障判断电路故障( (只有一处只有一处):):灯灯电压表电压表 电流表电流表故障原因故障原因不亮不亮无示数无示数 无示数无示数灯丝以外的部分灯丝以外的部分电路断开或电源损坏电路断开或电源损坏有示数有示数 无示数无示数灯

19、开路灯开路无示数无示数 有示数有示数灯短路灯短路有示数有示数 有示数有示数电源电压太小电源电压太小或电路中阻值大太或电路中阻值大太(2)(2)规避失误规避失误: :只有在实际电压等于额定电压时只有在实际电压等于额定电压时, ,实际功率才等于额定功率。实际功率才等于额定功率。计算电功率时电流与电压具有同时性。计算电功率时电流与电压具有同时性。不同电压下灯泡的功率不同不同电压下灯泡的功率不同, ,不能求平均值。不能求平均值。考点二考点二 小灯泡亮度与实际功率的关系小灯泡亮度与实际功率的关系【示范题【示范题2 2】(2014(2014德州中考德州中考) )如图所示电路如图所示电路, ,电源电压为电源

20、电压为3V,3V,灯灯L L1 1标标有有“6V6V6W”,6W”,灯灯L L2 2标有标有“3V3V3W”,3W”,下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是( () )A.SA.S2 2断开断开,S,S1 1接接b,Lb,L1 1可以正常发光可以正常发光B.SB.S2 2断开断开,S,S1 1接接a,La,L2 2实际功率为实际功率为3W3WC.SC.S2 2断开断开,S,S1 1接接a,La,L2 2更亮更亮D.SD.S2 2闭合闭合,S,S1 1接接b,Lb,L2 2更亮更亮【解题关键【解题关键】解决本题需抓住以下关键解决本题需抓住以下关键: :关键关键1:1:认清两开关断开或闭合时认清

21、两开关断开或闭合时, ,电路的连接方式。电路的连接方式。关键关键2:2:知道灯泡的亮度与实际功率有关知道灯泡的亮度与实际功率有关, ,实际功率越大实际功率越大, ,灯泡越亮。灯泡越亮。 【精讲精析【精讲精析】选选D D。本题考查电路的动态分析。本题考查电路的动态分析。S S2 2断开断开,S,S1 1接接b,Lb,L1 1两端两端的电压为电源电压的电压为电源电压, ,为为3V,3V,小于灯泡的额定电压小于灯泡的额定电压, ,不能正常发光不能正常发光,A,A错错;S;S2 2断开断开,S,S1 1接接a,a,两只灯泡串联两只灯泡串联, ,两只灯泡两端的电压肯定都小于两只灯泡两端的电压肯定都小于3

22、V,3V,所以所以L L2 2实际功率小于实际功率小于3W,B3W,B错错;S;S2 2断开断开,S,S1 1接接a,a,两只灯泡串联两只灯泡串联,L,L1 1的电阻的电阻R R1 1= = =6;L =6;L2 2的电阻的电阻R R2 2= =3;= =3;根据公式根据公式P=IP=I2 2R R可可知知,L,L1 1的实际功率更大的实际功率更大, ,所以更亮所以更亮,C,C错错;S;S2 2闭合闭合,S,S1 1接接b b时时, ,两只灯泡并联两只灯泡并联, ,两端的电压相等两端的电压相等, ,根据公式根据公式P= P= 可知可知,L,L2 2的实际功率更大的实际功率更大, ,所以更所以更亮亮,D,D正确。故选正确。故选D D。22116 VUP6 W22223 VUP3 W2UR【技法点拨【技法点拨】不同小灯泡亮度的比较不同小灯泡亮度的比较灯泡的亮暗是由它消耗的实际功率决定的灯泡的亮暗