2023年中考物理电学复习教案---第五讲 测量灯泡功率及电流热效应

第5讲 测量灯泡电功率及电流热效应 知识讲解 一．伏安法测量小灯泡的电功率 在实验上，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用电功率的公式计算小灯泡的电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。 1．实验步骤： （1）要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处，开关断开，根据电路图连接实验电路； （2）闭合开关，移动滑片的位置，控制灯泡两端的电压，读出电流表的示数I并记录。 2．实验结论： （1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大； （2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。 （3）灯泡两端实际电压等于额定电压时，灯泡正常发光；低于额定电压时，灯泡比正常发光时暗；高于额定电压时，灯泡比正常发光时更亮。 注意：在测量灯泡电功率实验中，若两电表都有示数，但灯泡不亮，是因为灯泡的实际功率太小，这时需要移动滑动变阻器滑片判断，若灯泡发光，则滑动变阻器最大阻值太大；若灯泡不发光，电表示数无变化，则滑动变阻器接了两个下接线柱。 二．单表法测小灯泡的电功率 所谓单表法是指在实验上只有电流表，或者电压表，按照串并联电路的电流电压规律，设计合适的实验电路，来测量小灯泡的电功率。典型的单表法有如下几种情况： 1．只有电压表和定值电阻R，电阻R和小灯泡（额定电压为2.5V）串联，电路图如图所示：               V                   S1 S2 S3 a b R R1 （1）断开开关S2，闭合开关和，调节滑动变阻器滑片P的位置，直到电压表的示数为2.5V使小灯泡正常发光； （2）保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，断开开关S3，闭合开关和，读出电压表的示数； （3）计算出小灯泡的电功率为：。 2．只有电流表和定值电阻R，电阻R和小灯泡（额定电压为2.5V）并联，电路图如图所示： A L a b R （1）断开开关S3，闭合开关和，调节滑动变阻器滑片P的位置，直到电流表的示数，此时小灯泡正常发光，将数据记录在表格中； （2）断开开关S2，闭合开关S3，保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，将电流表读数I2记录在表格中； （3）则小灯泡的功率为。 三．实验探究小灯泡的亮度 小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定。实验上探究小灯泡的明暗，本质上是研究电功率的影响因素。主要分为以下的情况： 1．同一灯泡，电流越大，实际功率越大，灯泡亮度越大； 2．串联电路中，不同的两个灯泡，电流相同，电阻越大，实际功率越大，灯泡越亮（ ）； 3．并联电路中，不同的两个灯泡，电压相同，电阻越小，实际功率越大，灯泡越亮（ ）。 四．焦耳定律 1．电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为，热量的单位是焦耳（J）。焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映，给出了定量的关系式，描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少。 2．焦耳定律的计算 （1）对于纯电阻电路 （欧姆定律适用） （2）对于非纯电阻电路，例如研究电动机及或电风扇等用电器的发热效应时，欧姆定律不适用，当电流通过这类用电器时，电能部分转化为内能，部分转化为机械能。 （R指用电器的内阻，Q是用电器所产生的内能） (欧姆定律不适用) 3．焦耳定律探究实验： 焦耳定律探究实验涉及到控制变量法和转换法的应用。转换法，是指在物理学实验中，对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题，往往通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等，去认识事物的本质。以下面的实验为例： （1）控制变量法：电流产生的热量（）跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，图甲中，两个电阻串联在电路中，可以控制电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究电流产生热量跟电阻的关系；图乙中，右面容器中两个电阻并联，可以控制其电流小于左面容器中电阻中的电流，通电时间相同，电阻相等，探究电流产生热量跟电流的关系； （2）转换法：实验中无法直接测量电阻丝产生的热量，使用间接的方法。在上图中，在两个透明容器中密闭着等量的空气，电阻丝发热，使得空气受热，压强增加，在气体压强的作用下，U型管两侧的液面高度差增加，从而定性地判断出电阻丝产生热量的多少。 专题一、电动机模型： 电动机不转动时，为纯电阻电路，Q=W，所有公式都能用； 转动时为非纯电阻电路，,只能用通用公式 专题二、范围问题：根据各元件的要求来分析电路电流、电压、电阻的变化范围（注意用电器不能超过额定电压、额定电流；电表不超过量程；滑动变阻器不超允许通过的最大电流） 用电器功率 看电压：U最大，P最大