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“伏安法”实验故障分析

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伏安法”测电阻和测小灯泡的功率两个电学实验一直是各地中考试题的热点,也是电学的一个难点,为了使学生更好的掌握有关问题,现将“伏安法”实验中与实验故障有关的知识要点罗列出来,由于知识点离实际应用还有一段距离,不便于学生记忆和掌握,笔者又通过典型题目作载体,使学生对知识的进一步强化起到了很好的效果.整理如下,希望对大家有所帮助.

1 知识要点故障分析

(1)连接电路时,开关要打开,避免出现短路或断路现象.闭合开关后,若电流表有示数,说明电路是短路,再根据电压表的示数情况判断故障,若电压表无示数,说明灯泡处发生了短路,否则短路在别的部位.闭合开关后,电流表无示数但电压表有示数,说明电路中出现断路,再根据电压表是否有示数判断灯泡处是否发生断路,若电压表有示数则灯泡处断路;若电压表无示数则断路应在别的地方.

(2)电流表使用时要与被测电路串联,让电流从电流表的正接线柱流进,从负接线柱流出,否则电流表的指针会反偏;被测电流不能超过所选的电流表的量程,否则电流表指针偏转角度过大,超过满刻度甚至会烧坏电流表;所选电流表的量程也不能过小,否则指针偏转角度过小,导致测量结果不准确.

(3)电压表使用时要与被测电路并联,本实验中应将电压表与电阻或灯泡并联.若不管怎样调节滑片,尽管电流表的读数变化但电压表的读数不变,说明电压表测的是电源电压;若闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片时,电流表的读数变大而电压表的示数却变小或电流表的读数变小而电压表的示数却变大,说明电压表是与滑动变阻器并联了.电压表在使用时对正、负接线柱及量程的要求和电流表相同.

(4)滑动变阻器在电路中的主要作用是保护电路和限压分流.使用时可用口诀归纳如下:

变阻器,四个柱,连接方法须记住;

一上一下连接好,两上两下切莫接.

下接左边接线柱,滑片右移阻值大;

下接右边接线柱,滑片右移阻值小.

具体使用时还要注意:①使用前先观察铭牌,看清其阻值范围和允许通过的最大电流值,在选择滑动变阻器时不能使通过变阻器的电流超过它允许通过的最大电流,在“伏安法”测功率时要能保证所选的变阻器使灯泡正常发光.②滑动变阻器要与灯泡或电阻串联,要想使它起变阻作用,连接时一定要采用一上一下连接.若闭合开关后,无论怎样移动滑片,电表的示数都不变,说明变阻器接了两上或两下,若两表示数都较小,且灯泡较暗,则接了下面两个接线柱;若两表示数都较大,且灯泡较亮,则接了上面两个接线柱.③由于滑动变阻器还起了保护电路的作用,所以闭合开关前,一定要将滑片置于阻值最大处,即下面接哪一个接线柱,闭合开关前,滑片应放在相反的一端.如果闭合开关后,灯泡特别亮(或电流表的示数较大),说明滑动变阻器的滑片没有放在阻值最大处或滑动变阻器接了上面两个接线柱.④另外滑动变阻器在不同实验中的作用也不一样,在伏安法测定值电阻时,是为了多测几次求平均值可以减小误差;在伏安法测功率的实验中,是为了调节灯泡两端的电压使灯泡正常发光.

(5)伏安法测电阻时,若测的是定值电阻的阻值,为了减小误差,要多测几次求平均值;测小灯泡电阻时,由于灯泡的电阻随温度的变化而变化,所以不好求平均值;测小灯泡的功率时,由于不同电压下灯泡的功率不同,所以也不能求小灯泡的平均功率.

(6)伏安法测小灯泡功率时,对电源电压是有要求的,电源提供的电压要稍大于灯泡的额定电压,否则无论怎样调滑片,电压表的示数都达不到灯泡的额定电压,灯泡都不能正常发光.

(7)对电表量程的选择一般是有规律的,在伏安法测电阻时,为了减小误差,一般用小量程;在伏安法测功率时,电压表的量程一般根据灯泡的额定电压来确定,电流表的量程一般可有两种方法来确定:①已知电阻的大约值,则可用I=U/R来确定.②已知功率的大约值,则可用I=P/U来确定.

(8)在伏安法测功率的实验中,如果测的是3.8 V灯泡的功率,但0~15 V档的量程坏了,在已知电源电压的情况下,可将电压表与变阻器相连,调节滑片,使电压表的读数为U=U源—3.8 V时,灯泡正常发光.

2 典型题目分析

例1 做测定电阻阻值的实验.

(1)小明根据图1所示的电路图,将图2中的实验器材连接成实验电路. 同小组的小亮在检查时认为,从实验目的来看,实验电路上有一根导线连接错了,建议小明改接. ①请你在接错的那根线上打“×”;②另画一根导线,使电路连接正确;③如果不改接这根导线,对实验的影响是:

分析 本题涉及的故障主要有两点:(1)电压表没有与被测电阻Rx并联,而是Rx与变阻器串联好后再与电压表并联,所以电压表测的是电源电压而不是Rx两端的电压.(2)本实验没有多测几组数据求电阻的平均值.

例2 程跃要做“测定小灯泡功率”的实验,请你跟随程跃边实验边思考,逐一回答下面的几个问题.

(1)请在图4(a)方框内画出该实验电路图.

(2)程跃刚连接完最后一根导线,立即看到灯泡发出明亮的光.在一旁观察的林雨一惊,提醒程跃实验中有问题.程跃想,我的实验连线没有出问题啊!请你帮助程跃找出实验中两个操作不当之处:

(5)程跃根据测量灯泡实际功率的多组实验数据,作出了,I—U图像,如图4(c)所示.结果发现图线不是直线,这表明灯泡的电流与电压不成正比.程跃很纳闷,请你帮助他分析原因.

分析 本题涉及的故障主要有:

(1)连接电路时开关没有打开.

(2)灯泡发出明亮的光,说明电路中总电阻较小,又因为实验连线没有出问题,隐含了变阻器是一上一下接入电路的,则只能是变阻器没有调到阻值最大处.

(3)由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化,所以作出的I—U图线不是直线.

例3 利用图5所示的器材,既可以测量导体的电阻也可以测量小灯泡的额定功率.