探究电功率的测量方法

李广

电功率测量既是电学部分的重点，又是中招考试实验部分的难点，还是实验操作考试的要点，这就要求学生要熟练掌握电功率测量的方法。因此，给同学们简单介绍几种常见测量电功率的方法，供同学们借鉴。

一、专业测量

用电功率表直接可以测量用电器工作时的电功率，这种方法随后可以学到，在这里不做详细的介绍。

二、非专业测量

（一）常规型

要测量一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，现有以下器材：一个电池组，一只滑动变阻器，量程合适的电压表、电流表各一只，开关一个，导线若干。如何设计实验测出小灯泡的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。

分析思路：

利用电压表、电流表直接测出小灯泡的额定功率是测电功率最简单、最常用的方法。

分析解答：

⑴设计电路图，如图

⑵步骤：

①断开开关，按电路图连接实物图；

②把滑动变阻器的滑片P置于最右端，闭合开关，再逐渐调节滑片P，使电压表示数为3.8V；

③保持滑片P的位置不变，记下电流表的示数为I0；

⑶表达式P额=3.8 I0

（二）特殊型

I、缺少电流表

一位同学想要测量一只额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，现有以下器材可供选用：电源（电压未知且保持不变），滑动变阻器，定值电阻R0（阻值已知），电压表各一个，开关两个，导线若干。如何设计实验测出小灯泡的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。

分析思路：

测小灯泡的额定功率，需要测出小灯泡两端达到额定电压3.8V时，电路中的电流。当没有电流表时，利用已知阻值的电阻R0和电压表，可以解决电流的大小。

电路选用串联电路。将小灯泡L、定值电阻R0和滑动变阻器RP串联，通过改变RP大小，使小灯泡L两端电压达到3.8V，测出此时R0的电压U0（得到此时电路中的电流I0=U0/R0）

分析解答：

⑴设计电路图

⑵步骤：

① 连接电路，断开S1，闭合S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为3.8V；

②保持滑片P的位置不变，断开S2，闭合S1，读出电压表的示数U；

⑶表达式P额=3.8×（U-3.8）/R0。

II、缺少电压表

给你以下器材：电源（电压未知且保持不变），滑动变阻器，定值电阻R0（阻值已知），量程合适的电流表各一个，开关一个，导线若干。如何设计实验测出一只额定电压为2.5V的灯泡的额定功率P额？画出设计的电路图，写出测量的方法和所测物理量以及P额的表达式。

分析思路：

测灯泡的额定功率，需要测出其两端的电压为额定电压2.5V。利用已知阻值的定值电阻R0和电流表可以解决问题。

电路选用并联电路，将灯泡L、定值电阻R0并联后和滑动变阻器RP串联，通过改变RP大小，使通过R0的电流为2.5/ R0，根据并联电路的特点，就能保证灯泡两端的电压为2.5V。

分析解答：

⑴设计电路图

⑵步骤：

①连接电路，先将电流表接入R0支路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为2.5/ R0；

②保持滑片P的位置不变，再把电流表接入灯泡L的支路，读出电流表的示数IL；

⑶表达式P额=2.5IL。

（三）家庭型

小明家有一個刮胡须用的电剃须刀，由于说明书遗失，只知道它的额定电压是220V，没有其他数据。小明想利用他家的电能表和一只秒表，测出该电剃须刀的额定功率。他观察了一下他家电能表的铭牌有如下字样：“220V，10A，50Hz，3600R/kwh”。请你帮他设计一种简便方法，测出这个电剃须刀的功率。要求：写明实验步骤，用字母代表所涉及的物理量；导出计算电功率的公式。

分析思路：

电能表是测量电路中消耗电能的仪表，秒表可以测量用电器工作的时间，根据公式P=W/t可以计算出用电器的电功率。

分析解答：

⑴实验步骤：

①将电剃须刀接入电能表所在的电路，让它独自工作，其余用电器停止工作。

②用秒表测出电能表转盘转过n圈所用的时间t。

⑵电剃须刀功率的表达式P=W/t=n/3600）/t（kw）

三、小试牛刀

1、用如图所示的电路来测量额定电压为0.3A的小灯泡L的额定功率，其中R0是阻值已知的定值电阻，R是滑动变阻器。请根据实验电路图补充完成下面的主要测量步骤：

（1）闭合开关S和S1，断开S2，____________，

（2）_______________________；并记录电流表的示数为I；

（3）则灯泡L的额定功率P=___________。（用已知量和实验中所测物理量的字母表示）

2. 小刚要测定家中一台电风扇的功率，他家可以使用的器材有：一个电能表（电能表的表面上每千瓦时转数的数据已模糊不清，但电能表转盘在工作时能正常转动）、一只标有“220V，40W”的台灯，秒表一只。请你帮他设计一种方法，测出这个电风扇的功率。要求：写明实验步骤，用字母代表所涉及的物理量；导出计算电功率的公式。

（1）步骤：

①_______________________________________________，

②_______________________________________________。

（2）电风扇的功率表达式P=_______________________。