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一、实验目的
会用电压表、电流表测量小灯泡的实际功率 P = U I,并找出小灯泡在额定电压下的额定功率;理解实际功率随实际电压变化、决定灯泡亮度。
二、实验原理
- 电功率 P = U I:用电压表测灯泡两端电压 U、电流表测通过灯泡的电流 I,相乘即得实际功率。
- 小灯泡的灯丝(钨丝)电阻随温度(亮度)升高而变大,故 I—U 不是正比关系(曲线向下弯,见下方图像)。
- 在额定电压下的功率叫额定功率;实际电压低于额定则实际功率小、灯较暗;高于额定则更亮(但长时间超压易烧坏灯丝)。
本课件小灯泡:额定电压 2.5 V。电压可调 0.5~3.0 V(拖动滑块)。电流随电压非线性变化:I = U / (R₀ + c·U),R₀=2 Ω、c=2.5(灯丝电阻随 U 增大)。
三、实验器材
电源(电池盒)、闸刀开关、电流表、电压表、小灯泡(额定电压 2.5 V)、滑动变阻器、导线、本互动课件(拖动电压滑块,实时显示 U/I/P、灯泡亮度与 I—U 曲线,记录多组数据)。
四、实验步骤
- ① 按图连接:灯泡、电流表串联,电压表并联在灯泡两端,滑动变阻器串联;开关断开。闭合开关。
- ② 移动滑片,使电压表为2.5 V(额定电压),读 I,算 P_额 = 2.5 × I。
- ③ 再调滑片使电压低于和略高于额定电压(不超过 1.2 倍),分别读 U、I,算实际功率,观察亮度变化。
五、互动模拟
💡 拖动电压滑块改变灯泡两端电压,观察电流、功率与亮度。电压接近 2.5 V 时即额定状态。点「记录数据」存入表格。下方 I—U 曲线随电压实时移动工作点(曲线向下弯 = 灯丝电阻随温度升高而增大)。
开关:
2.5 V
电压 U = — V
电流 I = — A
实际功率 P = U I = — W
额定功率 P额 = — W
六、探究结论
- 小灯泡的实际功率 P = U I 随实际电压增大而增大;实际电压越高,灯越亮。
- 在额定电压下的功率为额定功率;用电器只有在额定电压下才能正常工作。
- I—U 图像不是直线:灯丝电阻随温度升高而增大,电压越高电阻越大。
七、注意事项
- 连接时开关断开;闭合前滑片置阻值最大处(本课件已对应最低电压)。
- 电压表、电流表注意正进负出与量程;电压表并联、电流表串联。
- 实际电压不能超过额定电压过多(一般 ≤ 1.2 倍,即 ≤ 3.0 V),否则可能烧坏灯丝。