探究電功率的測量方法

李廣

電功率測量既是電學(xué)部分的重點(diǎn)，又是中招考試實(shí)驗(yàn)部分的難點(diǎn)，還是實(shí)驗(yàn)操作考試的要點(diǎn)，這就要求學(xué)生要熟練掌握電功率測量的方法。因此，給同學(xué)們簡單介紹幾種常見測量電功率的方法，供同學(xué)們借鑒。

一、專業(yè)測量

用電功率表直接可以測量用電器工作時(shí)的電功率，這種方法隨后可以學(xué)到，在這里不做詳細(xì)的介紹。

二、非專業(yè)測量

（一）常規(guī)型

要測量一只額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有以下器材：一個(gè)電池組，一只滑動(dòng)變阻器，量程合適的電壓表、電流表各一只，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測出小燈泡的額定功率P額？畫出設(shè)計(jì)的電路圖，寫出測量的方法和所測物理量以及P額的表達(dá)式。

分析思路：

利用電壓表、電流表直接測出小燈泡的額定功率是測電功率最簡單、最常用的方法。

分析解答：

⑴設(shè)計(jì)電路圖，如圖

⑵步驟：

①斷開開關(guān)，按電路圖連接實(shí)物圖；

②把滑動(dòng)變阻器的滑片P置于最右端，閉合開關(guān)，再逐漸調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為3.8V；

③保持滑片P的位置不變，記下電流表的示數(shù)為I0；

⑶表達(dá)式P額=3.8 I0

（二）特殊型

I、缺少電流表

一位同學(xué)想要測量一只額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有以下器材可供選用：電源（電壓未知且保持不變），滑動(dòng)變阻器，定值電阻R0（阻值已知），電壓表各一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測出小燈泡的額定功率P額？畫出設(shè)計(jì)的電路圖，寫出測量的方法和所測物理量以及P額的表達(dá)式。

分析思路：

測小燈泡的額定功率，需要測出小燈泡兩端達(dá)到額定電壓3.8V時(shí)，電路中的電流。當(dāng)沒有電流表時(shí)，利用已知阻值的電阻R0和電壓表，可以解決電流的大小。

電路選用串聯(lián)電路。將小燈泡L、定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器RP串聯(lián)，通過改變RP大小，使小燈泡L兩端電壓達(dá)到3.8V，測出此時(shí)R0的電壓U0（得到此時(shí)電路中的電流I0=U0/R0）

分析解答：

⑴設(shè)計(jì)電路圖

⑵步驟：

① 連接電路，斷開S1，閉合S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為3.8V；

②保持滑片P的位置不變，斷開S2，閉合S1，讀出電壓表的示數(shù)U；

⑶表達(dá)式P額=3.8×（U-3.8）/R0。

II、缺少電壓表

給你以下器材：電源（電壓未知且保持不變），滑動(dòng)變阻器，定值電阻R0（阻值已知），量程合適的電流表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測出一只額定電壓為2.5V的燈泡的額定功率P額？畫出設(shè)計(jì)的電路圖，寫出測量的方法和所測物理量以及P額的表達(dá)式。

分析思路：

測燈泡的額定功率，需要測出其兩端的電壓為額定電壓2.5V。利用已知阻值的定值電阻R0和電流表可以解決問題。

電路選用并聯(lián)電路，將燈泡L、定值電阻R0并聯(lián)后和滑動(dòng)變阻器RP串聯(lián)，通過改變RP大小，使通過R0的電流為2.5/ R0，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，就能保證燈泡兩端的電壓為2.5V。

分析解答：

⑴設(shè)計(jì)電路圖

⑵步驟：

①連接電路，先將電流表接入R0支路，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)為2.5/ R0；

②保持滑片P的位置不變，再把電流表接入燈泡L的支路，讀出電流表的示數(shù)IL；

⑶表達(dá)式P額=2.5IL。

（三）家庭型

小明家有一個(gè)刮胡須用的電剃須刀，由于說明書遺失，只知道它的額定電壓是220V，沒有其他數(shù)據(jù)。小明想利用他家的電能表和一只秒表，測出該電剃須刀的額定功率。他觀察了一下他家電能表的銘牌有如下字樣：“220V，10A，50Hz，3600R/kwh”。請你幫他設(shè)計(jì)一種簡便方法，測出這個(gè)電剃須刀的功率。要求：寫明實(shí)驗(yàn)步驟，用字母代表所涉及的物理量；導(dǎo)出計(jì)算電功率的公式。

分析思路：

電能表是測量電路中消耗電能的儀表，秒表可以測量用電器工作的時(shí)間，根據(jù)公式P=W/t可以計(jì)算出用電器的電功率。

分析解答：

⑴實(shí)驗(yàn)步驟：

①將電剃須刀接入電能表所在的電路，讓它獨(dú)自工作，其余用電器停止工作。

②用秒表測出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過n圈所用的時(shí)間t。

⑵電剃須刀功率的表達(dá)式P=W/t=n/3600）/t（kw）

三、小試牛刀

1、用如圖所示的電路來測量額定電壓為0.3A的小燈泡L的額定功率，其中R0是阻值已知的定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器。請根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完成下面的主要測量步驟：

（1）閉合開關(guān)S和S1，斷開S2，____________，

（2）_______________________；并記錄電流表的示數(shù)為I；

（3）則燈泡L的額定功率P=___________。（用已知量和實(shí)驗(yàn)中所測物理量的字母表示）

2. 小剛要測定家中一臺(tái)電風(fēng)扇的功率，他家可以使用的器材有：一個(gè)電能表（電能表的表面上每千瓦時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)已模糊不清，但電能表轉(zhuǎn)盤在工作時(shí)能正常轉(zhuǎn)動(dòng)）、一只標(biāo)有“220V，40W”的臺(tái)燈，秒表一只。請你幫他設(shè)計(jì)一種方法，測出這個(gè)電風(fēng)扇的功率。要求：寫明實(shí)驗(yàn)步驟，用字母代表所涉及的物理量；導(dǎo)出計(jì)算電功率的公式。

（1）步驟：

①_______________________________________________，

②_______________________________________________。

（2）電風(fēng)扇的功率表達(dá)式P=_______________________。