16.3測量電功率

1、第三節(jié)測量電功率【自學(xué)卡片【自學(xué)卡片】電功率的測量電功率的測量(1)(1)實驗原理實驗原理: :。(2)(2)實驗設(shè)計實驗設(shè)計: :用用測電壓。測電壓。用用測電流。測電流。(3)(3)小燈泡的亮度小燈泡的亮度: :與小燈泡的與小燈泡的有關(guān)有關(guān), ,小燈泡的小燈泡的越大越大, ,小燈泡越亮。小燈泡越亮。參考答案參考答案: :(1)P=UI(1)P=UI(2)(2)電壓表電壓表電流表電流表(3)(3)實際功率實際功率實際功率實際功率【做一做【做一做】觀察手電筒上的小燈泡的銘牌觀察手電筒上的小燈泡的銘牌, ,小燈泡的功率是多少小燈泡的功率是多少? ?你是如何求出的你是如何求出的? ?參考答案參考答案

2、: :1.9W1.9W。額定電壓為。額定電壓為3.8V,3.8V,額定電流為額定電流為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 測量小燈泡的電功率測量小燈泡的電功率1.1.實驗原理實驗原理: :由由P=UIP=UI可知可知, ,要知道小燈泡在不同電壓下電功率的大小要知道小燈泡在不同電壓下電功率的大小, ,需要測量小燈泡兩端的需要測量小燈泡兩端的和通過小燈泡的和通過小燈泡的。參考答案參考答案: :電壓電流電壓電流2.2.測量器材測量器材: :(1)(1)利用利用測量電壓。測量電壓。(2)

3、(2)利用利用測量電流。測量電流。(3)(3)在實驗中在實驗中, ,為了觀察不同電壓下燈泡亮度為了觀察不同電壓下燈泡亮度, ,需要多次測量需要多次測量和和, ,故需要增加故需要增加儀器。儀器。參考答案參考答案: :(1)(1)電壓表電壓表(2)(2)電流表電流表(3)(3)電壓電流滑動變阻器電壓電流滑動變阻器3.3.實驗設(shè)計及分析實驗設(shè)計及分析: :(1)(1)設(shè)計實驗電路圖并連接實物電路設(shè)計實驗電路圖并連接實物電路連接電路時連接電路時, ,開關(guān)應(yīng)處于開關(guān)應(yīng)處于狀態(tài)。狀態(tài)。閉合開關(guān)前閉合開關(guān)前, ,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于滑動變阻器的滑片應(yīng)置于。參考答案參考答案: :(1)(1)斷開斷開阻值最大

4、端阻值最大端(2)(2)檢查電路無誤后檢查電路無誤后, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān)S,S,移動滑動變阻器的滑片移動滑動變阻器的滑片P,P,分別使電壓分別使電壓表的示數(shù)等于、低于和高于小燈泡的表的示數(shù)等于、低于和高于小燈泡的時時, ,觀察小燈泡的發(fā)光觀察小燈泡的發(fā)光情況情況, ,并記下并記下的示數(shù)。的示數(shù)。參考答案參考答案: :額定電壓電流表額定電壓電流表(3)(3)分析實驗數(shù)據(jù)。分析實驗數(shù)據(jù)。U U額額=2.5V=2.5V計算不同電壓下計算不同電壓下, ,小燈泡的功率小燈泡的功率, ,填入表格。填入表格。小燈泡的額定功率為小燈泡的額定功率為。電壓電壓U/VU/V2.02.02.52.53.03.0電流

5、電流I/AI/A0.220.22 0.250.25 0.280.28電功率電功率P/WP/W燈泡發(fā)光情況燈泡發(fā)光情況暗暗正常正常 很亮很亮參考答案參考答案: :0.440.440.6250.6250.840.840.625W0.625W(4)(4)分析歸納。分析表格中的各項數(shù)據(jù)可知分析歸納。分析表格中的各項數(shù)據(jù)可知: :當(dāng)當(dāng)U U實實=U=U額額時時,P,P實實P P額額, ,燈泡發(fā)光燈泡發(fā)光。當(dāng)當(dāng)U U實實UUU額額時時,P,P實實P P額額, ,燈泡發(fā)光燈泡發(fā)光。參考答案參考答案: := =正常正常 很亮很亮【交流與討論【交流與討論】(1)(1)在實驗中在實驗中, ,滑動變阻器的作用是什么

6、滑動變阻器的作用是什么? ?提示提示: :把滑動變阻器接入電路把滑動變阻器接入電路, ,增大了電路中的電阻增大了電路中的電阻, ,可以限制電路中可以限制電路中的電流的電流, ,有保護(hù)電路的作用有保護(hù)電路的作用; ;另外另外, ,通過改變滑動變阻器的電阻通過改變滑動變阻器的電阻, ,來改變來改變小燈泡兩端的電壓小燈泡兩端的電壓, ,使小燈泡兩端的電壓分別等于額定電壓、高于額使小燈泡兩端的電壓分別等于額定電壓、高于額定電壓、低于額定電壓定電壓、低于額定電壓, ,探究小燈泡實際功率和額定功率的關(guān)系。探究小燈泡實際功率和額定功率的關(guān)系。參考答案參考答案: :保護(hù)電路保護(hù)電路改變小燈泡兩端的電壓改變小燈

7、泡兩端的電壓(2)(2)小燈泡兩端的電壓能否超過額定電壓很多小燈泡兩端的電壓能否超過額定電壓很多? ?為什么為什么? ?參考答案參考答案: :不能不能, ,電壓過高會燒壞小燈泡。電壓過高會燒壞小燈泡。(3)(3)在此實驗中在此實驗中, ,能否多次測量求小燈泡功率的平均值能否多次測量求小燈泡功率的平均值? ?提示提示: :由于實驗中測出的電功率是在不同的電壓下測出的由于實驗中測出的電功率是在不同的電壓下測出的, ,電功率的值電功率的值是相對于不同電壓來說的是相對于不同電壓來說的, ,應(yīng)分別求出各自電壓下的電功率。只有額應(yīng)分別求出各自電壓下的電功率。只有額定電壓下的電功率才是額定功率定電壓下的電功

8、率才是額定功率, ,所以求平均值沒有意義。所以求平均值沒有意義。參考答案參考答案: :多次測量目的是尋找小燈泡的實際功率隨它兩端電壓的變多次測量目的是尋找小燈泡的實際功率隨它兩端電壓的變化規(guī)律化規(guī)律, ,所以不能多次測量求平均值。所以不能多次測量求平均值?！居浺挥洝居浺挥洝侩姽β蕼y量時的注意點電功率測量時的注意點(1)(1)在選取器材時在選取器材時, ,所用電源的電壓、電壓表的量程應(yīng)高于小燈泡的額所用電源的電壓、電壓表的量程應(yīng)高于小燈泡的額定電壓定電壓; ;電流表的量程要大于電路中的最大電流電流表的量程要大于電路中的最大電流; ;滑動變阻器的最大電滑動變阻器的最大電阻應(yīng)略大于或接近小燈泡的電阻

9、阻應(yīng)略大于或接近小燈泡的電阻, ,以使調(diào)節(jié)效果明顯。以使調(diào)節(jié)效果明顯。(2)(2)在利用滑動變阻器改變小燈泡兩端的電壓時在利用滑動變阻器改變小燈泡兩端的電壓時, ,要一邊調(diào)節(jié)滑動變阻要一邊調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片器的滑片, ,一邊觀察電壓表的示數(shù)一邊觀察電壓表的示數(shù), ,以免電壓過高燒壞燈泡。以免電壓過高燒壞燈泡。【知識拓展【知識拓展】白熾燈的工作原理白熾燈的工作原理電流通過燈絲時產(chǎn)生熱量電流通過燈絲時產(chǎn)生熱量, ,螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集, ,使得燈絲處使得燈絲處于溫度于溫度20002000以上的白熾狀態(tài)以上的白熾狀態(tài)( (燈絲一般采用鎢絲燈絲一般采用鎢絲, ,熔點約

10、為熔點約為3000),3000),這時候組成燈絲的原子核外電子會被激發(fā)這時候組成燈絲的原子核外電子會被激發(fā), ,從而使得其向較高能量的從而使得其向較高能量的外層躍遷外層躍遷, ,當(dāng)電子再次向低能量的電子層躍遷時當(dāng)電子再次向低能量的電子層躍遷時, ,多余的能量便以光的多余的能量便以光的形式釋放出來形式釋放出來, ,并同時產(chǎn)生熱量并同時產(chǎn)生熱量, ,故稱之為白熾燈。故稱之為白熾燈。燈絲處于白熾狀態(tài)時燈絲處于白熾狀態(tài)時, ,就像燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來。為防就像燒紅了的鐵能發(fā)光一樣而發(fā)出光來。為防止極高溫度的燈絲被氧化燒斷止極高溫度的燈絲被氧化燒斷, ,一般將燈泡里面抽成真空或充入其他一般將燈

11、泡里面抽成真空或充入其他惰性氣體。理論上燈絲的溫度越高惰性氣體。理論上燈絲的溫度越高, ,發(fā)出的光就越亮。發(fā)出的光就越亮?？键c一考點一 伏安法測小燈泡的電功率伏安法測小燈泡的電功率【示范題【示范題1 1】(2014(2014威海中考威海中考) )在在“測定小燈泡的電功率測定小燈泡的電功率”的實驗中的實驗中, ,小剛同學(xué)選取了一個標(biāo)有小剛同學(xué)選取了一個標(biāo)有“2.5 V”2.5 V”、額定功率約為、額定功率約為1 W1 W的小燈泡和必的小燈泡和必要的實驗器材要的實驗器材, ,連接的電路如圖甲所示。連接的電路如圖甲所示。次數(shù)次數(shù)電壓表示電壓表示數(shù)數(shù)U/VU/V電流表示電流表示數(shù)數(shù)I/AI/A燈泡亮度

12、燈泡亮度1 11.501.500.320.32發(fā)光微弱發(fā)光微弱2 22.002.000.380.38較暗較暗3 32.502.50正常發(fā)光正常發(fā)光4 43.003.000.460.46很亮很亮(1)(1)閉合開關(guān)前閉合開關(guān)前, ,老師檢查發(fā)現(xiàn)小剛同學(xué)連接的電路有一根導(dǎo)線連接錯老師檢查發(fā)現(xiàn)小剛同學(xué)連接的電路有一根導(dǎo)線連接錯誤誤, ,請你在錯誤的連線上畫請你在錯誤的連線上畫“”,”,并只移動一根導(dǎo)線并只移動一根導(dǎo)線, ,用筆畫線代替用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接正確。導(dǎo)線將電路連接正確。(2)(2)經(jīng)檢查電路連接正確后經(jīng)檢查電路連接正確后, ,小剛連續(xù)進(jìn)行了小剛連續(xù)進(jìn)行了4 4次測量次測量, ,并把測

13、量的數(shù)據(jù)并把測量的數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象填寫在表格里和觀察到的現(xiàn)象填寫在表格里, ,其中第其中第3 3次測量時電流表的示數(shù)如圖乙次測量時電流表的示數(shù)如圖乙所示所示, ,此時的電流為此時的電流為A,A,小燈泡的額定功率為小燈泡的額定功率為W W。(3)(3)從表格中的數(shù)據(jù)可知從表格中的數(shù)據(jù)可知, ,燈絲的電阻隨兩端電壓的增加而燈絲的電阻隨兩端電壓的增加而_(_(選填選填“增大增大”或或“減小減小”),),燈絲電阻發(fā)生變化的本質(zhì)是電阻隨燈絲電阻發(fā)生變化的本質(zhì)是電阻隨而而增大。增大?！窘忸}探究【解題探究】解答本題需思考以下問題解答本題需思考以下問題: :(1)(1)電壓表應(yīng)如何接入電路電壓表應(yīng)如何接入電

14、路? ?(2)(2)什么是小燈泡的額定功率什么是小燈泡的額定功率? ?如何計算額定功率如何計算額定功率? ?提示提示: :(1)(1)電壓表應(yīng)與被測用電器并聯(lián)。電壓表應(yīng)與被測用電器并聯(lián)。(2)(2)小燈泡在額定電壓下的功率為額定功率。用電器的額定功率小燈泡在額定電壓下的功率為額定功率。用電器的額定功率P P額額= =U U額額I I額額?！揪v精析【精講精析】(1)(1)小剛錯將電壓表串聯(lián)在電路中了。改正方法小剛錯將電壓表串聯(lián)在電路中了。改正方法: :將小燈將小燈泡左端的導(dǎo)線改接到電壓表左端接線柱或電源的負(fù)極。泡左端的導(dǎo)線改接到電壓表左端接線柱或電源的負(fù)極。(2)(2)由圖可知由圖可知, ,電

15、流表選擇接入的是電流表選擇接入的是“0 00.6 A”0.6 A”的量程的量程, ,其示數(shù)為其示數(shù)為0.42 A;0.42 A;小燈泡的小燈泡的額定功率為額定功率為P=UI=2.5 VP=UI=2.5 V0.42 A=1.05 W0.42 A=1.05 W。(3)(3)由表中數(shù)據(jù)可得由表中數(shù)據(jù)可得, ,燈絲燈絲的電阻隨兩端電壓的增加而增大的電阻隨兩端電壓的增加而增大; ;燈絲電阻發(fā)生變化的本質(zhì)是電阻隨燈絲電阻發(fā)生變化的本質(zhì)是電阻隨溫度的升高而增大。溫度的升高而增大。答案答案: :(1)(1)如圖所示如圖所示(2)0.42(2)0.421.051.05(3)(3)增大溫度的升高增大溫度的升高【互

16、動探究【互動探究】結(jié)合結(jié)合【示范題【示范題1 1】, ,思考以下問題思考以下問題:(1):(1)連接電路時連接電路時, ,開關(guān)開關(guān)S S應(yīng)斷開應(yīng)斷開, ,防止因電路防止因電路( (選填選填“短路短路”或或“斷路斷路”) )而損壞儀器。而損壞儀器。(2)(2)連接完實驗電路后連接完實驗電路后, ,小剛閉合開關(guān)小剛閉合開關(guān), ,發(fā)現(xiàn)燈泡不亮發(fā)現(xiàn)燈泡不亮, ,電流表無示數(shù)電流表無示數(shù), ,電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓。請你幫助小剛分析電路出現(xiàn)的故障電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓。請你幫助小剛分析電路出現(xiàn)的故障: :?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)連接電路時連接電路時, ,開關(guān)一定要斷開開關(guān)一定要斷開, ,

17、可以避免電路因為短路而可以避免電路因為短路而被損壞被損壞, ,起到保護(hù)作用。起到保護(hù)作用。(2)(2)在連接完實驗電路后在連接完實驗電路后, ,小剛閉合開關(guān)小剛閉合開關(guān), ,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮燈泡不亮, ,電流表無示數(shù)電流表無示數(shù), ,電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓, ,這說明燈這說明燈泡處接線柱松動或者燈絲已經(jīng)燒斷泡處接線柱松動或者燈絲已經(jīng)燒斷, ,實質(zhì)上是電壓表串聯(lián)在了電路中。實質(zhì)上是電壓表串聯(lián)在了電路中。答案答案: :(1)(1)短路短路(2)(2)小燈泡斷路小燈泡斷路【技法點撥【技法點撥】(1)(1)實驗關(guān)鍵點實驗關(guān)鍵點: :移移: :移動滑片時眼睛觀察電壓表移

18、動滑片時眼睛觀察電壓表, ,防止電壓過大燒壞小燈泡。防止電壓過大燒壞小燈泡。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理: :因為在不同電壓下燈泡的功率不同因為在不同電壓下燈泡的功率不同, ,不能求平均值。多次不能求平均值。多次測量的目的是尋找燈泡的亮度與實際功率的關(guān)系。測量的目的是尋找燈泡的亮度與實際功率的關(guān)系。亮度與實際功率的關(guān)系亮度與實際功率的關(guān)系: :實際功率越大燈越亮。實際功率越大燈越亮。判斷電路故障判斷電路故障( (只有一處只有一處):):燈燈電壓表電壓表 電流表電流表故障原因故障原因不亮不亮無示數(shù)無示數(shù) 無示數(shù)無示數(shù)燈絲以外的部分燈絲以外的部分電路斷開或電源損壞電路斷開或電源損壞有示數(shù)有示數(shù) 無示數(shù)無示數(shù)燈

19、開路燈開路無示數(shù)無示數(shù) 有示數(shù)有示數(shù)燈短路燈短路有示數(shù)有示數(shù) 有示數(shù)有示數(shù)電源電壓太小電源電壓太小或電路中阻值大太或電路中阻值大太(2)(2)規(guī)避失誤規(guī)避失誤: :只有在實際電壓等于額定電壓時只有在實際電壓等于額定電壓時, ,實際功率才等于額定功率。實際功率才等于額定功率。計算電功率時電流與電壓具有同時性。計算電功率時電流與電壓具有同時性。不同電壓下燈泡的功率不同不同電壓下燈泡的功率不同, ,不能求平均值。不能求平均值。考點二考點二 小燈泡亮度與實際功率的關(guān)系小燈泡亮度與實際功率的關(guān)系【示范題【示范題2 2】(2014(2014德州中考德州中考) )如圖所示電路如圖所示電路, ,電源電壓為電源

20、電壓為3V,3V,燈燈L L1 1標(biāo)標(biāo)有有“6V6V6W”,6W”,燈燈L L2 2標(biāo)有標(biāo)有“3V3V3W”,3W”,下列有關(guān)說法正確的是下列有關(guān)說法正確的是( () )A.SA.S2 2斷開斷開,S,S1 1接接b,Lb,L1 1可以正常發(fā)光可以正常發(fā)光B.SB.S2 2斷開斷開,S,S1 1接接a,La,L2 2實際功率為實際功率為3W3WC.SC.S2 2斷開斷開,S,S1 1接接a,La,L2 2更亮更亮D.SD.S2 2閉合閉合,S,S1 1接接b,Lb,L2 2更亮更亮【解題關(guān)鍵【解題關(guān)鍵】解決本題需抓住以下關(guān)鍵解決本題需抓住以下關(guān)鍵: :關(guān)鍵關(guān)鍵1:1:認(rèn)清兩開關(guān)斷開或閉合時認(rèn)清

21、兩開關(guān)斷開或閉合時, ,電路的連接方式。電路的連接方式。關(guān)鍵關(guān)鍵2:2:知道燈泡的亮度與實際功率有關(guān)知道燈泡的亮度與實際功率有關(guān), ,實際功率越大實際功率越大, ,燈泡越亮。燈泡越亮。 【精講精析【精講精析】選選D D。本題考查電路的動態(tài)分析。本題考查電路的動態(tài)分析。S S2 2斷開斷開,S,S1 1接接b,Lb,L1 1兩端兩端的電壓為電源電壓的電壓為電源電壓, ,為為3V,3V,小于燈泡的額定電壓小于燈泡的額定電壓, ,不能正常發(fā)光不能正常發(fā)光,A,A錯錯;S;S2 2斷開斷開,S,S1 1接接a,a,兩只燈泡串聯(lián)兩只燈泡串聯(lián), ,兩只燈泡兩端的電壓肯定都小于兩只燈泡兩端的電壓肯定都小于3

22、V,3V,所以所以L L2 2實際功率小于實際功率小于3W,B3W,B錯錯;S;S2 2斷開斷開,S,S1 1接接a,a,兩只燈泡串聯(lián)兩只燈泡串聯(lián),L,L1 1的電阻的電阻R R1 1= = =6;L =6;L2 2的電阻的電阻R R2 2= =3;= =3;根據(jù)公式根據(jù)公式P=IP=I2 2R R可可知知,L,L1 1的實際功率更大的實際功率更大, ,所以更亮所以更亮,C,C錯錯;S;S2 2閉合閉合,S,S1 1接接b b時時, ,兩只燈泡并聯(lián)兩只燈泡并聯(lián), ,兩端的電壓相等兩端的電壓相等, ,根據(jù)公式根據(jù)公式P= P= 可知可知,L,L2 2的實際功率更大的實際功率更大, ,所以更所以更亮亮,D,D正確。故選正確。故選D D。22116 VUP6 W22223 VUP3 W2UR【技法點撥【技法點撥】不同小燈泡亮度的比較不同小燈泡亮度的比較燈泡的亮暗是由它消耗的實際功率決定的燈泡的亮暗