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[!--downpath--]檢測燈泡內(nèi)阻和電功率的幾種特殊技術(shù)
檢測小燈泡或定值電阻的阻值和電功率，是小學(xué)數(shù)學(xué)和熱學(xué)中的一個基礎(chǔ)實驗，也是一個很重要的實驗。 教材中設(shè)計的實驗方案采用電流表和電壓表測量電功率的兩種方法，外加滑動變阻器。 這些方法就是我們經(jīng)常使用的伏安法。 基本原理和實驗步驟在此不再贅述。 給小伙伴們介紹的是另外四種特殊方式：
方法一：給你電池組，已知電阻的定值內(nèi)阻R1，待測未知內(nèi)阻Rx，一個電壓表和一個單刀雙擲開關(guān)，幾根電線。 使用上述設(shè)備測量 Rx 的最佳電路和技術(shù)是什么？
1、實驗電路圖如圖1所示：
2、實驗方法是將S轉(zhuǎn)到①位置，讀出顯示為I1； 將S撥到位置②，讀出顯示為I2； 以電流為供電電流，兩者相同。 現(xiàn)在：
;
∴
方法二：將上題中的電流表換成電流表，然后測量內(nèi)阻Rx的值。
1、實驗電路圖如圖2所示：
2、實驗方法是將上刻度盤移動到①位置，測量R1上的電流U1； 將S撥到②位置，測量Rx和R1的總電流U。 根據(jù)相同的電壓，
∵
, 我=
∴
∴
方法三：用單刀單擲開關(guān)代替中學(xué)的單刀雙擲開關(guān)，再用滑動變阻器代替定值內(nèi)阻R1。 滑動變阻器的大小是已知的，用 R' 表示。 然后測量 Rx 的電阻。
1、實驗電路圖如圖3所示：
2、實驗方法是將滑塊P滑動到a點時，測量Rx上的電流U1； 將滑塊 P 滑動到 b 點時，測量 Rx 和 R′ 上的電流 U2。 根據(jù) Rx 和 R' 的串聯(lián)：
;我=
∴
可解
方法四：把中學(xué)的電流表換成電壓表，再測量Rx的值。
1、實驗電路圖如圖4所示：
2、實驗方法為閉合S，滑動滑片P至a點，測量Rx的電壓I1； 然后滑動到b端，測量Rx和R′的電壓I2。 又因為電源電流是固定的。 所以，U=I1Rx；
可解
以上幾種方式，經(jīng)常出現(xiàn)高考卷子，請慎重考慮。
下面列舉幾個例子，幫助朋友分析：
【例1】（2007年四川省高考數(shù)學(xué)試卷）小明想用下面的設(shè)備測試兩個小燈泡的電功率（小燈泡的額定電流分別為2.5V和3.8V，電阻約為 10Ω）。 提供的設(shè)備有：電壓表一個，電壓表一個，單刀雙擲開關(guān)一個和電源一個（電流6V左右），兩個滑動變阻器（“10Ω2A”，“50Ω1A”），幾根電線。
單刀雙擲開關(guān)的符號是
測量電功率的兩種方法，當(dāng)?shù)断蜃罄瓡r，a、b兩個端子相連； 當(dāng)?shù)侗焕降撞繒r，兩個端子 a 和 c 連接。
(1) 請按以下要求畫出實線框內(nèi)的實驗電路圖。 （要求：①設(shè)計一個電路，只需通過一個開關(guān)改變電路的連接即可完成兩個小燈泡的電功率檢測；②使用滑動變阻器。）
(2) 請幫小明在下面畫一張表格，記錄一個小燈泡的實驗數(shù)據(jù)。
(3)小明按照符合設(shè)計要求的電路圖正確接好電路后，將單極扔到b點和c點時，發(fā)現(xiàn)其中一個小燈泡太亮，無法進(jìn)行實驗。 為了完成實驗，他應(yīng)該：
.
(4) 小明改正錯誤后，進(jìn)行了實驗。 他根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)，畫出了通過額定電流為2.5V的燈泡的電壓與兩端電流的關(guān)系曲線，如圖5所示。那么這個燈泡的額定功率小燈泡是W。
(5) 從圖5可以看出，通過小燈泡的電壓與它兩端的電流不成反比，原因是：。
【參考答案】
(1)電路圖如圖6所示。
(2)表設(shè)計如下：
檢測次數(shù)
當(dāng)前紫外線
電壓 I/A
電功率 P/W
1個
2個
3個
(3)換成最大阻值50Ω的滑動變阻器。
(4) 0.625
(5)鎢絲的電阻值隨溫度下降而下降。
【解析】本題突破了傳統(tǒng)的檢測電功率和內(nèi)阻的方式，需要使用單刀雙擲開關(guān)，可以方便的改變電路的連接方式。 同時要求各位同仁根據(jù)題情選擇不同尺寸的滑動變阻器，可以考驗大家借助熱學(xué)知識解決實際問題的綜合能力。
【例2】（2007年上海數(shù)學(xué)高考試卷）小王參加數(shù)學(xué)課外興趣小組活動時，老師提供了圖7所示電路，供電電流未知但保持不變，R0為固定電阻已知阻值。 要求小王只用一個阻值符合實驗要求的電壓表和幾根導(dǎo)線，在不拆開電路的情況下，估算出未知內(nèi)阻RX的值。 小王有點怕困難，請你動動腦筋，設(shè)計一個實驗，幫助小王解決這個問題。
(1) 你設(shè)計的實驗的主要步驟和測量的量是：
(2) 根據(jù)你的實驗，得到的RX為（用實測量和已知量表示）。
【參考答案】 （1）電壓表用導(dǎo)線并聯(lián)到Rx，測得電壓為I1，電壓表用導(dǎo)線并聯(lián)到RO，測得電壓為I2。
(2) 根據(jù)歐姆定理和電源電流，必須推導(dǎo)出RX=ROI1/I2。
【分析】按照常規(guī)方法，電壓表應(yīng)該串聯(lián)在電路中，電流表可以并聯(lián)在家用電器的兩端。 但是，在本主題中，電壓表與兩個電阻并聯(lián)。 當(dāng) Rx 和 Rx 并聯(lián)連接時，故意造成 Rx 泄漏。 此時只有RO接入電路，所以電流U=I1RO，同理U=I2RX。 內(nèi)阻用單表檢測。 功力非常好！