21 Feb 2021

高中物理:小灯泡伏安特性曲线和实际功率的求解

经常有这样一个题目:给你几组小灯泡的U和I值,画出小灯泡的伏安特性曲线。还有就是给你一个已知电动势和内阻的电源,接这个小灯泡。小灯泡的实际功率是多少?

今天重点分析小灯泡有伏安特性曲线时小灯泡实际功率的求解。还涉及到其他知识点。

先说个例子。

示例:

在“画小灯泡伏安特性曲线”实验中,电流表和电压表的内阻约为几欧姆。实验中获得了八组数据。在图1所示的电流-电压(I-U)坐标系中,通过跟踪点得到小灯泡的伏安特性曲线。

图1

请判断实验电路的连接方式。根据你的判断,在图2的虚线框中画出实验电路图,接成图3的实验电路。

图2

图3

根据图4可以确定小灯泡的功率p与U2和I2(是平方)的关系,下面的示意图是正确的。

图4

(3)将待测小灯泡和电源连接成如图5所示的电路。电源电动势8.0v,内阻16。小灯泡实际消耗的电能是______瓦.

图5

分析和解决方案:

(1)由于小灯泡的电压需要从零开始增加,滑动变阻器应接成压力型。因为小灯泡的电阻和电流表的电阻差别不大,所以用电流表外接法测量小灯泡的电流。电路图如图6所示,物理图如图7所示。

图6

图7

由于小灯泡的电阻随着电压和电流的增大而增大,根据功率公式P=U2/R,P=I2R(平方),小灯泡的功率P与U2和I2的关系正确如示意图4中的d。

在图1小灯泡的伏安特性曲线上,画出电源的I-u图。如图8所示,图像在u轴上的截距代表电动势,在I轴上的截距代表短路电流。两幅图像的交点坐标表示小灯泡和电源的工作状态,即两端的电压和通过它们的电流。交点坐标约为U=2.5v,i=0.35a,因此小灯泡实际消耗的电功率约为2.50.35w=0.875w.

图8

方法总结:

由于小灯泡的电阻随着电压和电流的增加而增加,虽然电源的电动势和内阻是已知的,但用公式法计算小灯泡实际消耗的电功率是困难的。在小灯泡的伏安特性曲线上,画出电源的I-U图像,两幅图像的交点坐标表示小灯泡和电源的工作状态,即两端的电压和通过它们的电流。读出电压坐标和电流坐标,两者的乘积代表电源的输出功率,即小灯泡实际消耗的电功率。

整合练习:

小灯泡灯丝的电阻会随着温度的升高而增大。为了研究这一现象,有同学使用了以下实验设备:电压表V、电流表A、滑动变阻器(0 ~ 10)、电源、小灯泡、开关、电线。利用这些设备,他们设计了实验电路并进行实验,通过描点(I和U分别代表小灯泡上的电流和电压)将实验数据记录在图9的I-U坐标系中。

图9

请在下面的方框中画出实验电路图;

图10

(2)读出图11中电压表和电流表的读数,在图9的I-U坐标系中标出数据,然后画出小灯泡的I-U曲线;

图11

如果这个学生在这个实验中使用的小灯泡l接在图12所示的电路上,电源的电动势为E=2.0v,忽略内阻,电阻r=5.0,那么小灯泡p的电功率=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

延伸阅读
  1. 初二英语下学期试题(初二英语下学期单词表)
  2. 哈尔滨英语补习班
  3. 初中数学题目(初中数学大题及答案)
  4. 效实中学(宁波效实东部学生上吊)
  5. 高一物理功率试题(高一物理必修二)
  6. 初一物理上册知识(初一上册地理卷子)
  7. 有学习网吗_物联网学习网
  8. 课堂精炼六年级下册(课堂精练数学9下)
  9. 高中物理网上辅导机构(高中物理高分辅导)
  10. 昆山一对一(昆山市初三一对一辅导有哪些)