测定小灯泡的电功率
第2章 能的转化与守恒 · 第3节 电路中的电能
测定小灯泡的电功率出自浙教版九年级上册《科学》第2章,用电压表电流表测小灯泡在三种电压下的电功率并观察亮度。伏安法测功率是中考电学压轴实验。学生最易串联滑动变阻器接错柱,额定功率与实际功率混淆。优创优星科学馆(义乌1+1教育旗下)把电路图与数据处理拆成步骤,帮孩子连得对、算得准。
实验情境
灯泡上的「2.5V」是什么意思?给它的电压不同,亮度也不同。搭一个能调压的电路,分别测出小灯泡在额定电压、低于和高于额定电压下的实际功率,看看亮度与功率的关系。
实验目标
- 测量小灯泡在不同电压下的电功率,探究小灯泡亮度与实际电功率的关系
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 电池组 | 提供可调的电路电源 |
| 小灯泡(2.5V) | 被测对象,亮度反映实际功率 |
| 电压表 | 并联测小灯泡两端电压 |
| 电流表 | 串联测通过小灯泡的电流 |
| 滑动变阻器 | 改变电路电流与电压实现多组测量 |
| 开关与导线 | 控制电路通断并连接各元件 |
实验原理
P=UI,用电压表测电压、电流表测电流
滑动变阻器改变小灯泡两端电压,实现三种工作状态对比。
实验步骤与现象
1测量小灯泡的额定功率
- 1由电功率的公式P=UI可知,只要在工作电路中测出小灯泡两端的电压和通过它的电流,就可以算出电功率。电压表跟小灯泡应该 联,电流表跟小灯泡应该 联。
- 2你所用的小灯泡的额定电压是 ,为了不使电源电压过多地超过小灯泡的额定电压,实验中的电源电压应该不大于 ,或用 节干电池串联。
- 3实验中,电源电压往往不等于小灯泡的额定电压,为了控制小灯泡两端的电压,要在电路中接入滑动变阻器。滑动变阻器跟小灯泡应该 联。
- 4实验中要测量的量是 和 。
- 5在下面的方框内设计实验电路图。
- 6按图连接电路。闭合开关,注意观察电压表的示数,然后缓慢移动滑动变阻器滑片的位置,直到电压表的读数等于小灯泡的额定电压值。记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡正常发光的亮度,并记录在表3-10中。
2测量小灯泡在高于额定电压下的功率调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡发光的亮度,并记录在表3-10中。
3测量小灯泡在低于额定电压下的功率调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的0.8,记录此时电压表和电流表的读数,观察小灯泡发光的亮度,并记录在表3-10中。表3-10 记录表
4实验结论
- 1小灯泡的额定功率是 。
- 2小灯泡只有在 电压下才能正常发光。额定功率是指 电压下消耗的电功率。当实际电压高于额定电压时,灯泡实际消耗的功率 额定功率。当实际电压低于额定电压时,小灯泡实际消耗的功率 额定功率。可见,用电器的实际功率随其实际电压的变化而 。
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点:
连接电路闭合开关后再接线
后果:带电接线易短路烧坏电表
正确做法:先连好电路检查无误再闭合开关
读数把额定功率与实际功率混为一谈
后果:结论错误,额定功率只在额定电压下成立
正确做法:区分:2.5V下测得的是额定功率,其他电压下是实际功率
滑动变阻器闭合开关前滑片不在阻值最大处
后果:电流过大会烧坏灯泡或电表
正确做法:闭合开关前把滑片移到阻值最大位置
实验结论
小灯泡在额定电压下正常发光、实际功率等于额定功率;电压降低功率变小、灯变暗,电压升高功率变大、灯更亮;实际功率随实际电压变化而变化。
拓展研究
- 1调查你家中所有用电器的额定电压和额定功率值,由大到小列出用电器额定功率的清单。哪类用电器的电功率较大?
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| P=UI的测量应用 | 九上第2章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 伏安法测功率,电表读数相乘年年考。 |
| 额定功率与实际功率 | 九上第2章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 在额定电压下才相等,概念辨析必背。 |
| 滑动变阻器的作用 | 九上第2章 | ⭐⭐⭐⭐ | 保护电路并调节到额定电压,双重作用。 |
| 灯泡亮度的判断 | 九上第2章 | ⭐⭐⭐⭐ | 亮度由实际功率决定,与额定值无关。 |
| 故障分析 | 九上第2章 | ⭐⭐⭐ | 灯不亮先查接触与电表量程,排查思路。 |
注:以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
常见问题
为什么测三组而不是一组
额定电压下一组定额定功率,低于和高于额定电压的两组用于比较实际功率与亮度的关系。
电压高于额定值会怎样
实际功率超过额定值,灯泡过亮甚至烧毁,实验中要控制超压幅度。
电流表电压表位置能换吗
不能。电压表并联电流表串联,接反会导致电流表短路或电压表断路读数异常。
测功率与测电阻实验的区别
公式不同P=UI与R=U/I,且灯丝电阻随温度变化,测电阻不能取平均值而测功率可以比较。
1度电能让灯泡亮多久
100瓦灯泡1度电亮10小时,用W=Pt估算即可。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
本实验是浙教版初中科学教材的重要探究活动,也是中考科学探究题的高频考点。优创优星科学馆 · 义乌1+1教育旗下科学实验中心,坚持“教方法、抓过程”,让孩子亲手做一遍、当场学会规范表达,把实验真正转化为得分能力。想预约科学馆实操体验或获取完整实验方案,请点击页尾报名入口。
相关实验推荐
延伸服务:义乌升学宝
实验决定单科成绩,规划决定最终录取。更多义乌本地一手升学数据与政策,欢迎移步【义乌升学宝】:
想让孩子亲手做一遍这个实验、把探究题的分拿稳?
预约科学馆实操体验