一、伏安法(基础方法)
传统伏安法
通过电压表测电压,电流表测电流,利用$P=UI$计算。需注意选择电流表内接法(电压较高时)或外接法(电压较低时)以减小误差。
分压法
在电压表与小灯泡串联电路中,通过调节滑动变阻器改变电压,分多次测量电压和电流,计算不同电压下的功率,最后取平均值。
二、伏阻法(改进方法)
含定值电阻伏阻法
串联已知电阻$R'$,通过电压表测小灯泡电压$U$和电流表测电流$I$,利用$P=I^2R$或$P=UI$计算。此方法可避免电流表内阻影响。
双电压伏阻法
先在额定电压下测得正常功率,再在稍高电压下测功率,通过数据对比校准。适用于需要高精度测量的场景。
三、其他创新方法
伏电源法
将电压表与电源串联,测量小灯泡电压和电源电压,通过$P=(V_{总}-V_{灯})I$计算。简化了电压表更换操作。
伏灯法
在伏阻法基础上增加电压表,直接测量小灯泡两端的实际电压,再计算功率。需注意电源电压稳定性。
安阻法
串联已知电阻$R_0$,通过调节滑动变阻器使电流表示数为额定电流$I_{额}$,利用$P=I^2R_0$计算。适用于无法直接测量电压的情况。
替代法
用已知功率电阻替代小灯泡,通过电压表和电流表测量等效电阻的功率,再推算小灯泡功率。需精确匹配替代电阻参数。
四、特殊场景扩展
功率-亮度曲线法
改变电压并记录对应功率和亮度,绘制曲线分析非额定状态下的功率特性。适用于研究灯丝温度对电阻的影响。
热平衡法
对于纯热转换器件(如白炽灯),通过测量输入电能和散热功率差计算实际电功率。需结合热学原理设计实验。
注意事项
额定功率需在额定电压下测量,其他电压下的功率需结合电阻变化分析。
实验中需多次测量取平均值以减小误差,尤其对温度敏感的灯丝电阻。
电源电压应高于小灯泡额定电压,避免击穿。
以上方法可根据具体实验需求灵活选择,复杂场景可组合使用以提高精度。