Question

在测定小灯泡额定功率的实验中，有电源、电流表、电压表、开关、标有“50Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线等器材供选用．待测小灯泡上所标“0.3A”的字样清晰可见，电压表的 0～15V档损坏，小灯泡的额定功率估计为 1.5W左右．某同学实验步骤正确，当他闭合电键时，电压表和电流表的示数分别为2V和0.2A．接着他边思考边实验，直至小灯泡正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在滑动变阻器的中点上（即变阻器连入电路的电阻为25Ω）．
（1）画出小灯泡正常发光时的电路图，并简述实验中判定小灯泡正常发光的理由．
（2）求出小灯泡的额定功率．

Answer

（1）由于灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见，故当电流为0.3A时，灯泡的实际功率为额定功率；
小灯泡的额定功率估计为1.5W左右，故灯泡的额定电压约U===5V，电压表应使用0～15V的量程；
由于电压表0～15V档损坏，故实验时不能用电压表测灯泡电压，应当去掉电压表，实验电路中只用电流表；
实验时闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，直到电流表的示数为0.3A．
（2）连接电路时，开关是断开的，滑动变阻器的阻值在最大位置处，当闭合开关时，电压表和电流表的示数应分别为2V和0.2A，由U=IR计算出滑动变阻器上的电压，由串联电路特点可求出电源电压；然后由U=IR出灯泡正常发光时，滑动变阻器上的电压；根据串联电路特点求出此时灯泡两端的电压，此即为为灯泡额定电压，最后由P=UI计算灯泡的额定功率．
【解析】
（1）由于电压表0～15V量程损坏，无法测灯泡正常发光时灯泡电压，故实验电路不用电压表；实验电路由电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联组成，实验电路图如图所示．
判定小灯泡正常发光的理由：闭合开关，移动滑片P，使电流表的示数为0.3A，达到灯泡的额定电流，灯泡即可正常发光．
（2）刚闭合开关时，滑动变阻器全部阻值都接入电路，滑动变阻器上的电压U滑=IR滑=0.2A×50Ω=10V，
电源电压U=U滑+UV=10V+2V=12V；灯泡正常发光时，滑动变阻器上的电压U滑′=I额R滑′=0.3A×25Ω=7.5V；
灯泡的额定电压U额=U-U滑′=12V-7.5V=4.5V；
灯泡的额定功率P=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W．
答：（1）电路图如图所示；当电流表示数等于灯泡额定电流0.3A时，灯泡正常发光．
（2）灯泡的额定功率是1.35W．