初中物理例谈测小灯泡电功率实验的故障专题辅导.doc

例谈测小灯泡电功率实验的故障
杜勇
测小灯泡电功率的实验是初中电学实验的重点，考试中，除了考查实验原理、电路图、连接实物电路和读仪表的能力外，为了培养同学们动手动脑的能力，在近几年的中考中，还出现了考查对电路故障分析和解决问题的能力。下面通过举例说明故障的类别和解决办法。

一、由于开路或短路引起的故障
例1.小明在用电流表和电压表测小灯泡电功率的实验中，，所用仪表完好，按照图1正确连好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，假如分别出现了下列情况，请你帮他找出各自故障的原因。

图1
①电流表有示数，而电压表无示数。
②电流表无示数，而电压表有示数，且约等于电源的电压。
③电流表和电压表均无示数。
简析：①电流表有示数，表明电路是通路，没有出现断开的地方。由于电压表无示数，可以判断灯泡被短路。此时电压表相当于在测一段导线两端的电压，由欧姆定律U＝IR可知，当导线的电阻约等于0时，导线两端的电压也等于0，所以电压表没有示数。
②电流表无示数，表明电路某处开路了。由于电压表有示数，表明它的“＋”接线柱与电源的正极是相通的，它的“－”接线柱与电源的负极是相通的，此时测的相当于电源的电压。这表明只可能是灯泡处开路了。
③电流表无示数，表明电路某处开路了。电压表无示数，表明它的“＋”接线柱与电源的正极或者它的“－”接线柱与电源的负极是断开的，由于仪表完好，可以判断是滑动变阻器或者开关开路了。进一步检测故障的方法有两种：a.将一根导线或一块电流表（由于电流表的电阻相当小，可以把它当作一根导线）分别并联在滑动变阻器或者开关两端，如果灯泡亮了，说明被并联的元件开路了。b.将一块电压表分别并联在滑动变阻器或者开关两端，如果电压表有示数，根据对问题②的分析可知，表明这时它的“＋”接线柱与电源的正极是相通的，它的“－”接线柱与电源的负极是相通的，这样只可能是被并联的元件开路了。

二、由于仪器错接引起的故障
例2.小华在用电流表和电压表测小灯泡电功率的实验中，所用仪器均完好。他没有先画电路图，而是凭印象连接电路，连好电路后，闭合开关，分别出现了下列三种情况，请你判断各自产生的原因：

图2
（1）在调节滑动变阻器的滑片时，他发现灯泡变亮了，而电压表的示数却减小了；灯泡变暗了，电压表示数却增大了。
（2）发现灯泡不亮，且电压表有示数（约等于电源的电压），而电流表无示数。
简析：（1）正常的实验，电压表应该是测灯泡两端的电压，当灯泡变亮时，读数应该变大。如图1，由串联电路电压的特点可知：，在电源电压U不变时，U灯变大，U滑应该变小，所以小华可能是将电压表错接在了滑动变阻器两端。
（2）由于所用仪器均完好，因此不可能是例1中的第二种情况。故障的原因是小刚错把电流表和电压表交换了位置，如图2所示，此时由于电压表的电阻相当大，可以认为电路在此处出现开路，所以电路中无电流，电流表无示数，灯泡不亮。而电压表的“＋”、“－”接线柱仍能够分别与电源的正极和负极相连接，相当于在测电源的电压，所以有读数，且约等于电源电压。

三、由于仪表损坏引起的故障
例3.小刚想用电流表和电压表测小灯泡的额定电功率，如果电源电压为6V，被测灯泡的额定电压为3.8V。这时，本来电压表应选用0~15V的量程，但这个量程却损坏了，只有0~3V的量程完好，实验该怎样进行下去？怎样判断灯泡是否工作在额定状态？请你帮他想想0办法。
简析：由于电压表的0~15V的量程已经损坏，不能直接测量灯泡的额定电压，由U＝U灯＋U滑可知，当灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U滑＝6V－3.8V＝2.2V，2.2V在电压表的0~3V量程内，所以可将电压表接在滑动变阻器两端，调节滑片，当电压表的示数为2.2V时，就表明灯泡正常工作了。