小王同学在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用电源电压不变,滑动变阻器上标有“20W 2A”字样,小灯标有“0.3A”字样,估计小灯的额定功率在1.2瓦以上。他正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键时,电压表示数如图(a)所示,电流表示数为0.2安,此时小灯发光较暗。接着他移动变阻器的滑片直至小灯正常发光,电压表的示数如图(b)所示。他继续移动变阻器的滑片到端点时,电流表的示数为
0.32安,小灯比正常发光时要亮。请将下表填写完整并计算出小灯的功率。
解析:
正确操作时,闭合开关时,滑动变阻接入电路的电阻是最大的,为20Ω,此时滑动变阻两端的电压及其电源电压分别:
Up=IpRp=0.2A×20Ω=4V
U=Up+UL=4V+2V=6V
期中电压表选择为小量程,其示数为2V,原因是此时的示数应小于第二次实验时电压表的示数,而第二次实验时,电压表的示数为4.5V(若选择小量程计算,其额定功率小于1.2W)。
故第一次实验时,小灯泡的功率为:
P1=U1I1=2V×0.2A=0.4A
第三次实验时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,故,灯泡两端的电压等于电源电压,即6V。故此时其功率为:
P3=UI3=6V×0.32A=1.92W
综上,填表如下:
物理量 序号 | 电压(V) | 电流(A) | 功率(W) | 亮度程度 |
1 | 2 | 0.2 | 0.4 | 较暗 |
2 | 4.5 | 0.3 | 1.35 | 正常 |
3 | 6 | 0.32 | 1.92 | 较亮 |
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