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測量燈泡電阻和電功率的幾種特殊方法
測量小燈泡或者定值電阻的電阻值和電功率是初中物理電學中的一個基本實驗，也是一個很重要的實驗。教材中設計的實驗方案用的是一個電壓表和一個電流表，加上一個滑動變阻器。這種方法就是我們經常用到的伏安法。其基本原理和實驗步驟不再贅述。我給同學們介紹的是其它四種特殊方法：
方法一：給你電池組，已知阻值的定值電阻R1，待測未知電阻Rx，電流表和單刀雙擲開關各一個，導線若干．用以上器材測出Rx的最佳電路和方法是什么？
1、實驗電路圖如1所示：
2、實驗方法是將S撥到①的位置讀出示數為I1；將S撥到②的位置讀出示數為I2；根據電壓為電源電壓，兩次都相同。即：
；
∴
方法二：將上面的題中電流表換成電壓表，再測電阻Rx的值。
1、實驗電路圖如圖2所示：
2、實驗方法是將上撥到①的位置，可測出R1上的電壓U1；將S撥到②的位置，可測出Rx和R1的總電壓U。根據電流相同，
∵
，I=
∴
∴
方法三：將方法二中的單刀雙擲開關換成一個單刀單擲開關，再將定值電阻R1換成一個滑動變阻器，滑動變阻器的規格已知，用R′表示．再測Rx的阻值。
1、實驗電路圖如圖3所示：
2、實驗方法是將滑片P滑到a點時可測出Rx上的電壓U1；將滑片P滑到b點時可測出Rx和R′上的電壓U2。根據Rx和R′串聯：
；I=
∴
可解得
方法四：將方法三中的電壓表換成電流表，再測Rx的值。
1、實驗電路圖如圖4所示：
2、實驗方法是閉合S，將滑片P滑到a點，可測Rx的電流I1；再滑到b端測Rx和R′的電流I2．又由于電源電壓是固定不變的。所以，U=I1Rx；
可解得
以上幾種方法，中考試題也常常出現，請大家認真對待。
下面列舉幾個實例幫助同學們分析一下：
【例題1】（2007年河北省中考物理試題）小明想利用以下提供的器材測量兩只小燈泡的電功率（小燈泡的額定電壓分別為2．5V、3．8V，阻值均約為10Ω）。所提供的器材分別有：電流表、電壓表、單刀雙擲開關和電源（電壓約為6V）各一個，滑動變阻器（“10Ω 2A”、“50Ω 1A”）兩個，導線若干條。
單刀雙擲開關的符號是
，當刀扳到上邊時，a、b兩接線柱連通；刀扳到下邊時，a、c兩接線柱連通。
（1）請按下面的要求在虛線框內畫出實驗電路圖。（要求：①設計一個電路，只能通過開關改變電路的連接，完成兩只小燈泡電功率的測量；②用一個滑動變阻器。）
（2）請你幫助小明在下面畫出記錄一只小燈泡實驗數據的表格。
（3）小明按符合設計要求的電路圖正確連接電路后，將單刀分別擲于b、c兩點時，發現其中一個小燈泡發光過亮，不能進行實驗。為了完成實驗，他應該：
???????????????????????????????????????????????????????????? ????。
（4）小明改正錯誤后進行實驗，依據實驗記錄的數據，畫出了通過額定電壓為2．5V小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關系曲線，如圖5所示。則這只小燈泡的額定功率是?????????? W。
（5）由圖5可知，通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比，其原因是：?????????? ????????????????????????。
【參考答案】
（1）電路圖如圖6所示。
（2）表格設計如下：
|
測量次數 |
電壓U/V |
電流I/A |
電功率P/W |
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
3 |
（3）換用最大阻值為50Ω的滑動變阻器。
（4）0．625
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。
【分析】該題突破常規的測量電功率和電阻的方法，要求用單刀雙擲開關，這樣可以很方便地改變電路的連接方式，同時也要求同學們根據題目的條件選取不同規格的滑動變阻器，可以考查大家利用電學知識解決實際問題的綜合能力。
【例題2】(2007年蘇州市物理中考試題)小王在參加物理課外興趣小組活動時，老師提供了如圖7所示的電路，電源電壓未知但保持不變，R0為阻值已知的定值電阻。要求小王在不拆開電路的情況下，只用一只量程滿足實驗要求的電流表和若干導線估測未知電阻RX的值。小王感到有些畏難，請你開動腦筋，設計一個實驗幫助小王解決這個問題。
(1)你所設計的實驗的主要步驟及所要測出的量是：
(2)根據你的實驗，得出的RX為_______(用測出量和已知量表示)。
【參考答案】（1）用導線將電流表與Rx并聯，測得電流為I1，用導線將電流表與RO并聯，測得電流為I2。
（2）根據歐姆定律和電源電壓一定可以推導出RX=ROI1/I2。
【分析】按照常規的方法，電流表應該串聯在電路中，電壓表才能并聯在用電器的兩端，而此題目卻把電流表分別并聯在兩個電阻上，當它Rx與并聯時，有意造成Rx 短路，此時只有RO 連入電路，所以電壓U=I1RO，同理U=I2RX，單表測量電阻，方法很妙！
工商網監
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