例谈多种方法测量用电器的电功率

例谈多种方法测量用电器的电功率港区初级中学严献娟一、伏安法测电功率例题1、要测量一只额定电压为2.5V的小电灯的额定功率，现有以下器材：一个电池组，一只滑动变阻器，量程合适的电压表、电流表各一只，开关一个，导线若干。如何设计实验测出小电灯的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。思路点拨：利用电压表、电流表直接测出小电灯的额定功率是测电功率最简单方便的方法。分析解答：⑴设计电路图，如图1：⑵步骤：①把滑动变阻器的滑片P置于最右端，闭合开关，再逐渐调节滑片P，使电压表示数为2.5V；②保持滑片P的位置不变，记下电流表的示数为I；⑶表达式P额=2.5I例题2、在利用伏安法测定小电灯额定功率的实验中，电源电压为6V，小电灯的额定电压为3.8V，在做实验时发现电压表0~15V量程挡坏了，而0~3V量程挡完好，其他实验器材完好，在不更换实验器材的条件下，怎样完成实验？思路点拨：在这个实验中，遇到的问题是电压表的量程比小电灯的额定电压小，显然不能用例题1中常规的思路来解题。根据串联分压的原理，只要把电压表并联在滑动变阻器两端，调节滑片P，使电压表的示数为2.2V，就表明小电灯两端的电压为3.8V。分析解答：⑴设计电路图，如图2：⑵步骤：①把滑动变阻器的滑片P置于最右端，闭合开关，再逐渐调节滑片P，使电压表示数为2.2V；②保持滑片P的位置不变，记下电流表的示数为I；⑶表达式P额=3.8I二、没有电流表，怎样测小电灯的电功率例题3、一位同学想要测量一只额定电压为2.5V的小电灯的额定功率，现有以下器材可供选用：电源（电压未知且保持不变），滑动变阻器，定值电阻R0（阻值已知），电压表各一个，开关两个，导线若干。如何设计实验测出小电灯的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。思路点拨：测小电灯的额定功率，需要测出小电灯两端达到额定电压2.5V时，电路中的电流。当没有电流表时，利用已知阻值的电阻R0和电压表，可以解决电流的大小。电路选用串联电路。将小电灯L、定值电阻R0和滑动变阻器RP串联，通过改变RP大小，使小电灯L两端电压达到2.5V，测出此时R0的电压（得到此时电路中的电流I0=U0/R0）分析解答：方法一、⑴设计电路图，如图3：⑵步骤：①连接电路，断开S1，闭合S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；②保持滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，读出电压表的示数U；⑶表达式P额=2.5×（U－2.5）/R0。方法一、⑴设计电路图，如图4：⑵步骤：①连接电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V；②保持滑片P的位置不变，再把电压表并联在R0两端，读出电压表的示数U0；⑶表达式P额=2.5×U0/R0。三、没有电压表，怎样测小电灯的电功率例题4、给你以下器材：电源（电压未知且保持不变），滑动变阻器，定值电阻R0（阻值已知），量程合适的电流表各一个，开关一个，导线若干。如何设计实验测出一只额定电压为6V的小电灯的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。思路点拨：测小电灯的额定功率，需要测出其两端的电压为额定电压6V。利用已知阻值的定值电阻R0和电流表可以解决问题。电路选用并联电路，将小电灯L、定值电阻R0并联后和滑动变阻器RP串联，通过改变RP大小，使通过R0的电流为6/R0，根据并联电路的特点，就能保证小电灯两端的电压为6V。分析解答：⑴设计电路图，如图5：⑵步骤：①连接电路，先将电流表接入R0支路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为6/R0；②保持滑片P的位置不变，再把电流表接入小电灯L的支路，读出电流表的示数IL；⑶表达式P额=6IL。四、利用电能表和秒表测用电器的电功率。例题5、小明家有一个理发用的电吹风机，由于说明书遗失，只知道它的额定电压是220V，没有其他数据。小明想利用他家的电能表和一只秒表，测出该电吹风机的额定功率。他观察了一下他家电能表的铭牌有如下字样：220V，5A，50Hz，2500R/kwh。请你帮他设计一种简便方法，测出这个电吹风机的功率。要求：写明实验步骤，用字母代表所涉及的物理量；导出计算电功率的公式。思路点拨：电能表是测量电路中消耗电能的仪表，秒表可以测量用电器工作的时间，根据公式P=W/t可以计算出用电器的电功率。分析解答：⑴实验步骤：①将电吹风机接入电能表所在的电路，让它独自工作，其余用电器停止工作。②用秒表测出电能表转盘转过n圈所用的时间t。⑵电吹风机功率的表达式P=W/t=（n/2500）/t（kw）例题6、小刚要测定家中一台电风扇的功率，他家可以使用的器材有：一个电能表（电能表的表面上每千瓦时转数的数据已模糊不清，但电能表转盘在工作时能正常转动）、一只标有“220V，40W”的台灯，秒表一只。请你帮他设计一种方法，测出这个电风扇的功率。要求：写明实验步骤，用字母代表所涉及的物理量；导出计算电功率的公式。思路点拨：在物理实验中常使用等效替代法。分析解答：⑴实验步骤：①将台灯接入电能表所在的电路，让它独自工作，其余用电器停止工作。记录其工作时电能表转过n圈所用的时间为t1；②再将电风扇接入电能表所在的电路，让它独自工作，其余用电器停止工作。记录其工作时电能表也转过n圈所用的时间为t2；⑵电风扇功率的表达式P=40t1/t2。