Question

现有两只电流表A₁和A₂，滑动变阻器一个，阻值为R的定值电阻一个，小灯泡一只，6V蓄电池一组，导线若干．请你利用这些器材设计两种测量小灯泡电功率的电路．要求：
（1）画出电路图；
（2）推导出电功率的表达式．

Answer 1

解：
方法一：将定值电阻R₀与灯泡并联，两电流表分别测量灯泡和定值电阻的电流，电路如图所示：

按电路图连接电路，调节滑动变阻器的滑片到某一位置，记下A1的示数I1和A2的示数I2．
则小灯泡两端的电压为U=U_R=I₁R
小灯泡的功率为P=UI₂=I₁RI₂=I₁I₂R；
方法二：使灯泡与定值电阻R₀串联，将其中一只电流表串联在电路中，电路如图所示：

按电路图连接电路，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移至最左端，记下电流表的示数I，则滑动变阻器两端的电压UR=IR，灯泡两端的电压U=6V-IR，
则P=UI=（6V-IR）I．
分析：（1）没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量灯泡的电功率，此时可用定值电阻和电流表来替代电压表，设计成并联电路，此时小灯泡两端的电压等于定值电阻两端的电压，则可根据P=UI计算出电功率；
（2）在已知电源电压的情况下，也可使定值电阻与灯泡串联，使滑动变阻器的阻值为0，根据电流表的示数可以计算出定值电阻两端的电压，由串联电路的电压关系计算出灯泡两端的电压，即可根据P=UI计算出电功率．
点评：此题考查了在没有电流表情况下灯泡额定功率的测量，实验设计，这是重点也是难点，在设计实验时可参考一下：
没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值或电功率时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻或电功率；
没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值或电功率时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻或电功率．