測(cè)量電功率的幾種特殊方法

1、測(cè)量電功率的幾種特殊方法同學(xué)們都熟悉用如圖 1 的方法測(cè)量小燈泡的電功率，這是測(cè)量電功率的標(biāo)準(zhǔn)方法，除過(guò)這種方法外，還有幾種測(cè)量電功率得特殊方法，這里就結(jié)合幾道考題予以介紹。例 1、要測(cè)出一只額定電壓為 3.8V 的小燈泡的額定功率，器材有：電源（電壓恒為 6V） 、阻值合適的滑動(dòng)變阻器一個(gè)、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、電流表一塊、電壓表一塊，其中電流表的量程完好，電壓表的量程只有 0～3V檔可用。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電路，并回答：閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，

2、使電壓表的示數(shù)達(dá)到＿＿＿V 時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光。若此時(shí)電流表的示數(shù)為 0.3A，則小燈泡的額定功率為＿＿＿W。解析：顯然，小燈泡的額定電壓 3.8V 大于電壓表的最大量程 3V，所以我們不能用電壓表直接測(cè)量小燈泡兩端的電壓；但是，由于電源電壓已知，我們可考慮通過(guò)測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓間接測(cè)量出小燈泡兩端的電壓。因?yàn)殡娫措妷簽?6V，小燈泡的額定電壓為 3.8V，這時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為 2.2V，而2.2V 正好小于 3V，所以

3、可以這樣來(lái)測(cè)量。因此可得如圖 2 的電路圖。然而，由于電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，所以，要測(cè)量小燈泡的額定功率，電壓表的示數(shù)應(yīng)為 2.2V。而小燈泡的額定功率應(yīng)為其額定電壓（一定要注意是 3.8V 而不是 2.2V）和此時(shí)電流的乘積，所以有： 。 W A V UI P 14 . 1 3 . 0 8 . 3 ? ? ? ?可以看出，用這樣的電路測(cè)量電功率時(shí)，當(dāng)電流表示數(shù)變大時(shí)電壓表示數(shù)變?。欢?dāng)電流表示數(shù)變小時(shí)電壓表示數(shù)變大。有時(shí)

4、命題者也依此命題，請(qǐng)同學(xué)們注意。例 2、在一次測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，老師給出了如下器材：額定電壓為 U0 的小燈泡、電源（電壓未知） 、一個(gè)阻值為 R 的電阻、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、一只電流表、一只電壓表、一個(gè)單刀雙擲開關(guān)和若干導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)時(shí)不能忽略燈絲的電阻隨溫度的變化。⑴小張同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖 3，請(qǐng)你根據(jù)這個(gè)電路圖寫出測(cè)量小燈泡額定功率的主要步驟和需要測(cè)量的物理量（物理量用字母表示） 。⑵本實(shí)驗(yàn)中，小燈泡額定功率的表達(dá)式 P=

5、＿＿＿＿＿＿＿。⑶若在給出的器材中只將其中的一只電流表改為一只電壓表，請(qǐng)你重新設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)量小燈泡的額定功率（只畫出電路圖，不需要說(shuō)明測(cè)量步驟） 。解析：⑴由于題目中只給了電流表，所以設(shè)法使小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。從電路圖可以看出，小燈泡與定值電阻并聯(lián)，它們兩端的電壓相等，而定值電阻兩端的電壓為 U=IRR，這樣，如果將 S 擲向 1 時(shí)，當(dāng)電流表的示數(shù)為 U0/R 時(shí)，它們兩端的電壓就為小燈泡的額定電

6、壓 U0。因此，我們可以這樣測(cè)量小燈泡的額定功率：a、計(jì)算當(dāng) R 兩端的電壓為 U0 時(shí)，通過(guò)它的電流為 U0/R；b、S 擲向接線柱 1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)為 U0/R；c、保持滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)，S擲向接線柱 2，讀出電流表示數(shù) I。⑵這一步我們來(lái)推導(dǎo) P 的表達(dá)式：顯然，L 和 R 是并聯(lián)的，當(dāng) S接 1 時(shí)，電流表測(cè)量的是 R 的電流，大小為 U0/R；當(dāng) S 接 2 時(shí)，電流表測(cè)量的是 R 和 L 的總電流 I 所

7、以，通過(guò) L 的電流為 I-U0/R。而我們前面已經(jīng)看到這時(shí) L 兩端的正好是小燈泡的額定電壓 U0，所以小燈泡的額定功率為： 。 ) ( 00 RU I U P ? ?⑶由于題目中只給出了電壓表，所以應(yīng)設(shè)法測(cè)量出小燈泡正常工作時(shí)的電流，而定值電阻的阻值已知，若能測(cè)量出它兩端的電壓，就能求出它的電流，這時(shí)如果小燈泡和定值電阻串聯(lián)，則小燈泡的電流就是定值電阻的電流。因此我們可設(shè)計(jì)出如圖 4 的電路來(lái)測(cè)量小燈泡的額定功率。例 3、某家用電能

8、表上標(biāo)有“220V 5A 3000r/kWh”的字樣，當(dāng)家中某用電器單獨(dú)工作時(shí)，電能表 1min 轉(zhuǎn)了 45 轉(zhuǎn)。由此可估算出該家用電器的總功率為＿＿＿＿W。解析：這道題可根據(jù) 來(lái)計(jì)算。首先，我們要明白“3000r/kW?h”的意義，它 tW P ?的意義是表盤每轉(zhuǎn)動(dòng) 3000 轉(zhuǎn)用電器消耗的電能是 1 kW?h。因?yàn)殡娔鼙?1min 轉(zhuǎn)了 45 轉(zhuǎn)，所以它 1h 應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng) 2700 轉(zhuǎn)，消耗 0.9 kW?h 的電能。所以有： 。 kW