呂葉新

“伏安法”測(cè)電阻和測(cè)小燈泡電功率是初中物理中的綜合電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，實(shí)驗(yàn)的技能要求高，涉及知識(shí)面廣，是物理教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是中考物理中的熱點(diǎn)問(wèn)題.

除了常規(guī)的伏安法測(cè)電阻外，在近幾年無(wú)錫中考中多次出現(xiàn)只提供一個(gè)電表要求測(cè)出電阻的試題.在教學(xué)中，許多同仁總結(jié)出了伏阻法（電壓表和電阻）、安阻法（電流表和電阻）和等效替代法等方法來(lái)解決這些試題.對(duì)比伏安法測(cè)電阻和測(cè)電功率這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)非常相似（如圖1和圖2所示），只是用待測(cè)燈泡替換了待測(cè)電阻.由此可知，我們利用伏阻法、安阻法和等效替代法設(shè)計(jì)的測(cè)電阻電路也可以用來(lái)測(cè)小燈泡的電功率.

方法一伏阻法

電路設(shè)計(jì)1

一、測(cè)電阻

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電壓表一個(gè)、阻值已知的定值電阻R0、未知電阻Rx，開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：在串聯(lián)電路中，Ix=I0，即UxRx=U0R0.

（三）設(shè)計(jì)電路：如圖3所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D3電路圖連接實(shí)物電路;（2）將電壓表并聯(lián)在Rx兩端，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到適當(dāng)位置，測(cè)出電壓Ux;（3）將電壓表并聯(lián)在R0兩端，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)出電壓U0.

（五）表達(dá)式：Rx=UxU0R0.

在該電路中，改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，重復(fù)以上步驟，還可以求出多組Rx，再求平均值以減小測(cè)量誤差.

二、測(cè)燈泡額定功率

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電壓表一個(gè)、阻值已知的定值電阻R0、額定電壓U額已知的小燈泡，開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：在串聯(lián)電路中，I額=I0.

（三）設(shè)計(jì)電路：將圖3中的未知電阻改為待測(cè)燈泡，如圖4所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D4電路圖連接實(shí)物電路;（2）將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，將電壓表并聯(lián)在R0兩端，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)出電壓U0.

（五）表達(dá)式：P額=U額I額=U額×U0R0.

在上面電路設(shè)計(jì)圖3和圖4中，為測(cè)得兩次電壓，需要移動(dòng)電壓表.如果我們?cè)偬砑觾蓚€(gè)開(kāi)關(guān)或一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，就可以在不移動(dòng)電壓表情況下測(cè)出電阻和小燈泡額定功率.

電路設(shè)計(jì)2

一、測(cè)電阻

（一）設(shè)計(jì)電路：如圖5所示.

（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D5電路圖連接實(shí)物電路;

（2）閉合開(kāi)關(guān)S和S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到適當(dāng)位置，測(cè)出電壓Ux;

（3）不改變變阻器接入阻值，閉合開(kāi)關(guān)S和S2，斷開(kāi)S1，測(cè)出電壓U.

（三）表達(dá)式：Rx=UxU-UxR0.

二、測(cè)燈泡額定功率

（一）設(shè)計(jì)電路：將圖5中的未知電阻改為待測(cè)燈泡如圖6所示.

（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D6電路圖連接實(shí)物電路;（2）閉合開(kāi)關(guān)S和S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，閉合開(kāi)關(guān)S和S2，斷開(kāi)S1，測(cè)出電壓U.

（三）表達(dá)式：P額=U額I額=U額×U-U額R0.

方法二安阻法

電路設(shè)計(jì)1

一、測(cè)電阻

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電流表一個(gè)、阻值已知的定值電阻R0、未知電阻Rx、開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：在并聯(lián)電路中，Ux=U0，即I0R0=IxRx.

（三）設(shè)計(jì)電路：如圖7所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D7電路圖連接實(shí)物電路;（2）將電流表和待測(cè)電阻R0串聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到適當(dāng)位置，測(cè)出電流I0;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，將電流表和Rx串聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)出電流Ix.

（五）表達(dá)式：Rx=I0IxR0.

在該電路中，同樣可以改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，多次實(shí)驗(yàn)求出Rx平均值以減小測(cè)量誤差.

二、測(cè)燈泡額定功率

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電壓表一個(gè)、阻值已知的定值電阻R0、額定電壓U額已知的小燈泡，開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：在并聯(lián)電路中，UL=U0.當(dāng)R0中電流為U額R0時(shí)，小燈泡正常發(fā)光.

（三）設(shè)計(jì)電路：將圖7中的未知電阻改為待測(cè)燈泡，如圖8所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D8電路圖連接實(shí)物電路;（2）將電流表和待測(cè)電阻R0串聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電流表示數(shù)I0=U額R0，此時(shí)燈泡正常發(fā)光;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，將電流表和燈泡L串聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)，此時(shí)電流表示數(shù)就是燈泡額定電流I額.

（五）表達(dá)式：P額=U額I額.

同樣，通過(guò)再添加兩個(gè)開(kāi)關(guān)或一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，我們可以在不移動(dòng)電流表情況下測(cè)出電阻和小燈泡額定功率，電路設(shè)計(jì)如圖9和圖10所示.

電路設(shè)計(jì)2

一、測(cè)電阻

（一）設(shè)計(jì)電路：如圖9所示.

（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D9電路圖連接實(shí)物電路;（2）閉合開(kāi)關(guān)S和S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到適當(dāng)位置，測(cè)出流I;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，閉合開(kāi)關(guān)S和S2，斷開(kāi)S1，測(cè)出電流I0.

（三）表達(dá)式：Rx=I0I-I0R0.

二、測(cè)燈泡額定功率

（一）設(shè)計(jì)電路：將圖9中的未知電阻改為待測(cè)燈泡，如圖10所示.

（二）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D10電路圖連接實(shí)物電路;（2）閉合開(kāi)關(guān)S和S2，斷開(kāi)S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表示數(shù)I0=U額R0，此時(shí)燈泡正常發(fā)光;（3）不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，閉合開(kāi)關(guān)S和S1，斷開(kāi)S2，記下電流表示數(shù)I.

（三）表達(dá)式：P額=U額（I - I0）.

方法三等效替代法

一、測(cè)電阻

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電壓表一個(gè)、電阻箱、未知電阻Rx、開(kāi)關(guān)二個(gè)（或用單刀雙擲開(kāi)關(guān)）、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：將未知電阻和電阻箱依次接入電路，當(dāng)前后兩次電壓表示數(shù)相同時(shí)，未知電阻Rx和電阻箱接入R0的阻值相同.

（三）設(shè)計(jì)電路：如圖11所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D11電路圖連接實(shí)物電路;（2）閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到適當(dāng)位置，記下電壓表示數(shù)U;（3）閉合開(kāi)關(guān)S2，斷開(kāi)S1，不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)仍然為為U，記下此時(shí)電阻箱阻值R0.

（五）表達(dá)式：Rx = R0.

二、測(cè)燈泡額定功率

（一）器材：電池組、滑動(dòng)變阻器、電壓表一個(gè)、電阻箱、額定電壓U額已知的小燈泡、開(kāi)關(guān)二個(gè)（或用單刀雙擲開(kāi)關(guān)）、導(dǎo)線若干.

（二）設(shè)計(jì)原理：利用等效替代法，測(cè)出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，再利用公式計(jì)算出額定功率.

（三）設(shè)計(jì)電路：將圖11中的未知電阻改為待測(cè)燈泡，如圖12所示.

（四）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照?qǐng)D12電路圖連接實(shí)物電路;（2）閉合開(kāi)關(guān)S1，斷開(kāi)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光;（3）閉合開(kāi)關(guān)S2，斷開(kāi)S1，不改變滑動(dòng)變阻器接入阻值，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表示數(shù)仍然為U額，記下此時(shí)電阻箱阻值R0.

（五）表達(dá)式：P額=U2額R0.

測(cè)量電阻和測(cè)量燈泡電功率這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)既有區(qū)別也有聯(lián)系，我們?cè)谌粘＝虒W(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生勤于觀察、善于思考，抓住根本，運(yùn)用已有知識(shí)，分析解題思路，歸納總結(jié)出解決問(wèn)題的規(guī)律，更新舊知，探索出新知，真正做到舉一反三，觸類(lèi)旁通.