Question

现在要测量一只额定电压为U=3V的小灯泡L的额定功率P（约为0.3W）．实验室备有如下器材：
电流表A₁（量程20 mA，内阻r₁=lΩ）
电流表A₂（量程300mA，内阻大小不知）
定值电阻R（10Ω）
滑动变阻器R_l（0～100Ω，0.5A）
电源E（E=4.5V，r≈lΩ）
单刀开关一个、导线若干．
（1）设计出实验电路（画在给定的方框中）；
（2）按（1）中设计的电路图把右图中的实验器材连接起来；
（3）将主要的实验步骤填写完整：
①按设计的电路图连接好电路，开关S闭合前．滑动变阻器的滑动端P，移至阻值最大的位置；
②闭合开关S．移动滑片P，使   
③计算出小灯泡的额定功率P．
④实验中计算灯泡额定功率的表达式为：    （必须用题中给定的符号及你自己在（3）中设定的记录符号来表示）．

Answer

（1）测量小灯泡的额定功率，应测量其电压及电流，由P=UI可求出功率，根据题目中给出的条件可得出合理的原理图；
（2）根据原理图将实物图中的各元件连接即可得出实物图；
（3）根据测量原理可以得出需要测量的量；
（4）根据测量数据，由P=UI可求得功率的表达式．
【解析】
（1）为了求出灯泡的额定功率，应求出灯泡中的电流及灯泡两端的电压；但题目中只给出了两个电流表，没有电压，故应采用已知内阻的电流表来测量电压；故应使用A1作为电压表，但由于A1电阻太小，无法测量正确的结果，故应串联定值电阻R与电流表串联作为电压表使用；但由于A2量程过大，无法真接与L串联测电流；故可将电流表A2采用外接法；
故原理图如下图所示；
（2）按原理图将各元件依次连接，注意先串联后并联；
（3）②为了求出功率，则应求出灯泡两端的电压与流过灯泡的电流；故需记下A1及A2的示数；
④灯泡两端的电压U=I1（R+r1），灯泡中的电流I=I2-I1；
由P=UI可得：P=I1（R+r1）（I2-I1），
故答案为：（1）如下图；（2）实物图如下图；（3）使电流表A1的示数为I1，小灯泡正常发光，同时记下此时电流表A2的示数I2；③
I1（R+r1）（I2-I1），