測小燈泡額定功率故障全掃描

電路故障問題的分析一直是電學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，它涉及電學(xué)中一系列的知識。本文就以伏安法測小燈泡的額定功率這個(gè)實(shí)驗(yàn)為載體，對電路故障做一個(gè)全方位的掃描，滲入電學(xué)中所用到的物理知識及物理規(guī)律。

測小燈泡的額定功率所用的方法是伏安法，正確的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖1所示。由于操作不當(dāng)，常會(huì)發(fā)生一些故障，現(xiàn)對出現(xiàn)的故障及應(yīng)對措施作一個(gè)全方位的掃描。

1.當(dāng)連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡就亮了。

分析：這是由于開關(guān)在連接的時(shí)候沒有斷開。在連接電學(xué)電路時(shí)，所有的開關(guān)都應(yīng)斷開，當(dāng)連接完，檢查沒有問題后方可閉合開關(guān)。

2.閉合開關(guān)后，燈泡特別亮（或電流表示數(shù)較大）。

分析：主要是滑動(dòng)變阻器的滑片沒有放在阻值最大端。

3.無論如何移動(dòng)滑片，電表的示數(shù)不變且燈泡較亮（暗）。

分析：這是滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)接線柱都接在上（下）面了。

4.無論如何移動(dòng)滑片，電壓表的示數(shù)都達(dá)不到其額定電壓。

分析：燈泡兩端的電壓不夠，說明電源電壓不足，電源提供的電壓小于燈泡的額定電壓。

5.當(dāng)閉合開關(guān)后，電壓表有示數(shù)，而電流表無示數(shù)。

分析：電流表測的通過燈泡的電流，它沒有示數(shù)，根據(jù)歐姆定律，原因有兩方面：一是燈泡的電壓為0；二是電路中的電阻很大。但電壓表有示數(shù)，故只可能是電路中的電阻很大了。要使電路中的電阻達(dá)到一個(gè)很大的值，電壓表（相當(dāng)于一個(gè)很大的電阻）應(yīng)串聯(lián)在電路中，即燈泡處發(fā)生了斷路。如圖2所示。

6.當(dāng)閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，而電壓表無示數(shù)。

分析：電壓表測的燈泡兩端的電壓，它沒有示數(shù)，根據(jù)歐姆定律，原因有兩方面：一是通過燈泡的電流為0；二是燈泡的電阻為0。但電流表有示數(shù)，故只可能是燈泡的電阻為0了。要讓燈泡的電阻為0，只能是燈泡處發(fā)生短路了，如圖3所示。

7.閉合開關(guān)后，向右移動(dòng)滑片，電流表示數(shù)變小，而電壓表的示數(shù)也在變大。

分析：由圖1可知，正常情況下，滑片向右滑時(shí)，電路中的總電阻變大，總電壓不變，電流變小，電流表的示數(shù)應(yīng)變小，電壓表測的是燈泡兩端的電壓，燈泡的電阻不變，電流變小，其示數(shù)也應(yīng)變小?，F(xiàn)在電壓表示數(shù)變大，說明電壓表是與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)了，如圖4所示。

8.如果在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電流表壞了，沒有電流表可換，給你一個(gè)已知定值電阻，如何完成實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

分析：當(dāng)電流表壞了，可利用串聯(lián)電路電流處處相等的規(guī)律來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如圖5，將定值電阻與燈泡、滑動(dòng)變阻器組成一個(gè)串聯(lián)電路，先把電壓表與燈泡并聯(lián)，調(diào)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)達(dá)到其額定電壓UL；保持滑片位置不動(dòng)，再把電壓表與定值電阻并聯(lián)，測出其兩端的電壓為UR。根據(jù)IL=IR=■，得P額=UL·IL=UL·■。

9.如果在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表壞了，沒有電壓表可換，給你一個(gè)已知定值電阻，如何完成實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

分析：如圖6，將定值電阻與燈泡組成一個(gè)并聯(lián)電路，先把電流表與定值電阻串聯(lián)，調(diào)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)與定值電阻的乘積等于燈泡的額定電壓UL；保持滑片位置不動(dòng)，再把電流表與燈泡串聯(lián)，測出通過燈泡里的電流為IL。此時(shí)，燈泡與定值是并聯(lián)的，電壓相等，所以，燈泡兩端的電壓就是定值電阻兩端的電壓，即為燈泡的額定電壓，燈泡是正常發(fā)光的，得P額=UL·IL。

（作者單位 江蘇省高淳縣滄溪中學(xué)）