浅谈测电阻和测灯泡电功率实验
吕叶新
“伏安法”测电阻和测小灯泡电功率是初中物理中的综合电学实验题，实验的技能要求高，涉及知识面广，是物理教学中的重点和难点，也是中考物理中的热点问题.
除了常规的伏安法测电阻外，在近几年无锡中考中多次出现只提供一个电表要求测出电阻的试题.在教学中，许多同仁总结出了伏阻法（电压表和电阻）、安阻法（电流表和电阻）和等效替代法等方法来解决这些试题.对比伏安法测电阻和测电功率这两个实验，我们发现电路设计非常相似（如图1和图2所示），只是用待测灯泡替换了待测电阻.由此可知，我们利用伏阻法、安阻法和等效替代法设计的测电阻电路也可以用来测小灯泡的电功率.
方法一伏阻法
电路设计1
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、未知电阻Rx，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在串联电路中，Ix=I0，即UxRx=U0R0.
（三）设计电路：如图3所示.
（四）实验步骤：（1）按照图3电路图连接实物电路;（2）将电压表并联在Rx两端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电压Ux;（3）将电压表并联在R0两端，闭合开关，测出电压U0.
（五）表达式：Rx=UxU0R0.
在该电路中，改变滑动变阻器接入阻值，重复以上步骤，还可以求出多组Rx，再求平均值以减小测量误差.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、额定电压U额已知的小灯泡，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在串联电路中，I额=I0.
（三）设计电路：将图3中的未知电阻改为待测灯泡，如图4所示.
（四）实验步骤：（1）按照图4电路图连接实物电路;（2）将电压表并联在灯泡两端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电压表并联在R0两端，闭合开关，测出电压U0.
（五）表达式：P额=U额I额=U额×U0R0.
在上面电路设计图3和图4中，为测得两次电压，需要移动电压表.如果我们再添加两个开关或一个单刀双掷开关，就可以在不移动电压表情况下测出电阻和小灯泡额定功率.
电路设计2
一、测电阻
（一）设计电路：如图5所示.
（二）实验步骤：（1）按照图5电路图连接实物电路;
（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电压Ux;
（3）不改变变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电压U.
（三）表达式：Rx=UxU-UxR0.
二、测灯泡额定功率
（一）设计电路：将图5中的未知电阻改为待测灯泡如图6所示.
（二）实验步骤：（1）按照图6电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电压U.
（三）表达式：P额=U额I额=U额×U-U额R0.
方法二安阻法
电路设计1
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电流表一个、阻值已知的定值电阻R0、未知电阻Rx、开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在并联电路中，Ux=U0，即I0R0=IxRx.
（三）设计电路：如图7所示.
（四）实验步骤：（1）按照图7电路图连接实物电路;（2）将电流表和待测电阻R0串联，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电流I0;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电流表和Rx串联，闭合开关，测出电流Ix.
（五）表达式：Rx=I0IxR0.
在该电路中，同样可以改变滑动变阻器接入阻值，多次实验求出Rx平均值以减小测量误差.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、额定电压U额已知的小灯泡，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在并联电路中，UL=U0.当R0中电流为U额R0时，小灯泡正常发光.
（三）设计电路：将图7中的未知电阻改为待测灯泡，如图8所示.
（四）实验步骤：（1）按照图8电路图连接实物电路;（2）将电流表和待测电阻R0串联，闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电流表示数I0=U额R0，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电流表和灯泡L串联，闭合开关，此时电流表示数就是灯泡额定电流I额.
（五）表达式：P额=U额I额.
同样，通过再添加两个开关或一个单刀双掷开关，我们可以在不移动电流表情况下测出电阻和小灯泡额定功率，电路设计如图9和图10所示.
电路设计2
一、测电阻
（一）设计电路：如图9所示.
（二）实验步骤：（1）按照图9电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出流I;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电流I0.
（三）表达式：Rx=I0I-I0R0.
二、测灯泡额定功率
（一）设计电路：将图9中的未知电阻改为待测灯泡，如图10所示.
（二）实验步骤：（1）按照图10电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S2，断开S1，调节滑动变阻器使电流表示数I0=U额R0，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S1，断开S2，记下电流表示数I.
（三）表达式：P额=U额（I - I0）.
方法三等效替代法
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、电阻箱、未知电阻Rx、开关二个（或用单刀双掷开关）、导线若干.
（二）设计原理：将未知电阻和电阻箱依次接入电路，当前后两次电压表示数相同时，未知电阻Rx和电阻箱接入R0的阻值相同.
（三）设计电路：如图11所示.
（四）实验步骤：（1）按照图11电路图连接实物电路;（2）闭合开关S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，记下电压表示数U;（3）闭合开关S2，断开S1，不改变滑动变阻器接入阻值，调节电阻箱使电压表示数仍然为为U，记下此时电阻箱阻值R0.
（五）表达式：Rx = R0.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、电阻箱、额定电压U额已知的小灯泡、开关二个（或用单刀双掷开关）、导线若干.
（二）设计原理：利用等效替代法，测出灯泡正常发光时的电阻，再利用公式计算出额定功率.
（三）设计电路：将图11中的未知电阻改为待测灯泡，如图12所示.
（四）实验步骤：（1）按照图12电路图连接实物电路;（2）闭合开关S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）闭合开关S2，断开S1，不改变滑动变阻器接入阻值，调节电阻箱使电压表示数仍然为U额，记下此时电阻箱阻值R0.
（五）表达式：P额=U2额R0.
测量电阻和测量灯泡电功率这两个实验既有区别也有联系，我们在日常教学中要引导学生勤于观察、善于思考，抓住根本，运用已有知识，分析解题思路，归纳总结出解决问题的规律，更新旧知，探索出新知，真正做到举一反三，触类旁通.
“伏安法”测电阻和测小灯泡电功率是初中物理中的综合电学实验题，实验的技能要求高，涉及知识面广，是物理教学中的重点和难点，也是中考物理中的热点问题.
除了常规的伏安法测电阻外，在近几年无锡中考中多次出现只提供一个电表要求测出电阻的试题.在教学中，许多同仁总结出了伏阻法（电压表和电阻）、安阻法（电流表和电阻）和等效替代法等方法来解决这些试题.对比伏安法测电阻和测电功率这两个实验，我们发现电路设计非常相似（如图1和图2所示），只是用待测灯泡替换了待测电阻.由此可知，我们利用伏阻法、安阻法和等效替代法设计的测电阻电路也可以用来测小灯泡的电功率.
方法一伏阻法
电路设计1
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、未知电阻Rx，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在串联电路中，Ix=I0，即UxRx=U0R0.
（三）设计电路：如图3所示.
（四）实验步骤：（1）按照图3电路图连接实物电路;（2）将电压表并联在Rx两端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电压Ux;（3）将电压表并联在R0两端，闭合开关，测出电压U0.
（五）表达式：Rx=UxU0R0.
在该电路中，改变滑动变阻器接入阻值，重复以上步骤，还可以求出多组Rx，再求平均值以减小测量误差.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、额定电压U额已知的小灯泡，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在串联电路中，I额=I0.
（三）设计电路：将图3中的未知电阻改为待测灯泡，如图4所示.
（四）实验步骤：（1）按照图4电路图连接实物电路;（2）将电压表并联在灯泡两端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电压表并联在R0两端，闭合开关，测出电压U0.
（五）表达式：P额=U额I额=U额×U0R0.
在上面电路设计图3和图4中，为测得两次电压，需要移动电压表.如果我们再添加两个开关或一个单刀双掷开关，就可以在不移动电压表情况下测出电阻和小灯泡额定功率.
电路设计2
一、测电阻
（一）设计电路：如图5所示.
（二）实验步骤：（1）按照图5电路图连接实物电路;
（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电压Ux;
（3）不改变变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电压U.
（三）表达式：Rx=UxU-UxR0.
二、测灯泡额定功率
（一）设计电路：将图5中的未知电阻改为待测灯泡如图6所示.
（二）实验步骤：（1）按照图6电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电压U.
（三）表达式：P额=U额I额=U额×U-U额R0.
方法二安阻法
电路设计1
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电流表一个、阻值已知的定值电阻R0、未知电阻Rx、开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在并联电路中，Ux=U0，即I0R0=IxRx.
（三）设计电路：如图7所示.
（四）实验步骤：（1）按照图7电路图连接实物电路;（2）将电流表和待测电阻R0串联，闭合开关，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出电流I0;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电流表和Rx串联，闭合开关，测出电流Ix.
（五）表达式：Rx=I0IxR0.
在该电路中，同样可以改变滑动变阻器接入阻值，多次实验求出Rx平均值以减小测量误差.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、阻值已知的定值电阻R0、额定电压U额已知的小灯泡，开关一个、导线若干.
（二）设计原理：在并联电路中，UL=U0.当R0中电流为U额R0时，小灯泡正常发光.
（三）设计电路：将图7中的未知电阻改为待测灯泡，如图8所示.
（四）实验步骤：（1）按照图8电路图连接实物电路;（2）将电流表和待测电阻R0串联，闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电流表示数I0=U额R0，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，将电流表和灯泡L串联，闭合开关，此时电流表示数就是灯泡额定电流I额.
（五）表达式：P额=U额I额.
同样，通过再添加两个开关或一个单刀双掷开关，我们可以在不移动电流表情况下测出电阻和小灯泡额定功率，电路设计如图9和图10所示.
电路设计2
一、测电阻
（一）设计电路：如图9所示.
（二）实验步骤：（1）按照图9电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，测出流I;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S2，断开S1，测出电流I0.
（三）表达式：Rx=I0I-I0R0.
二、测灯泡额定功率
（一）设计电路：将图9中的未知电阻改为待测灯泡，如图10所示.
（二）实验步骤：（1）按照图10电路图连接实物电路;（2）闭合开关S和S2，断开S1，调节滑动变阻器使电流表示数I0=U额R0，此时灯泡正常发光;（3）不改变滑动变阻器接入阻值，闭合开关S和S1，断开S2，记下电流表示数I.
（三）表达式：P额=U额（I - I0）.
方法三等效替代法
一、测电阻
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、电阻箱、未知电阻Rx、开关二个（或用单刀双掷开关）、导线若干.
（二）设计原理：将未知电阻和电阻箱依次接入电路，当前后两次电压表示数相同时，未知电阻Rx和电阻箱接入R0的阻值相同.
（三）设计电路：如图11所示.
（四）实验步骤：（1）按照图11电路图连接实物电路;（2）闭合开关S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片到适当位置，记下电压表示数U;（3）闭合开关S2，断开S1，不改变滑动变阻器接入阻值，调节电阻箱使电压表示数仍然为为U，记下此时电阻箱阻值R0.
（五）表达式：Rx = R0.
二、测灯泡额定功率
（一）器材：电池组、滑动变阻器、电压表一个、电阻箱、额定电压U额已知的小灯泡、开关二个（或用单刀双掷开关）、导线若干.
（二）设计原理：利用等效替代法，测出灯泡正常发光时的电阻，再利用公式计算出额定功率.
（三）设计电路：将图11中的未知电阻改为待测灯泡，如图12所示.
（四）实验步骤：（1）按照图12电路图连接实物电路;（2）闭合开关S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光;（3）闭合开关S2，断开S1，不改变滑动变阻器接入阻值，调节电阻箱使电压表示数仍然为U额，记下此时电阻箱阻值R0.
（五）表达式：P额=U2额R0.
测量电阻和测量灯泡电功率这两个实验既有区别也有联系，我们在日常教学中要引导学生勤于观察、善于思考，抓住根本，运用已有知识，分析解题思路，归纳总结出解决问题的规律，更新旧知，探索出新知，真正做到举一反三，触类旁通.
