白炽灯正常发光与不发光时的电阻大小之间的关系.doc

2008年论文评选（课题研究）白炽灯正常发光与不发光时的电阻大小之间的关系 作者：王延松 性别： 男 职称：中学二级 学历：本科 单位：南陵县弋江镇奚滩初中 通讯地址：安徽省芜湖市南陵县奚滩初中 电话E-mail:574771012 邮编：241308 白炽灯正常发光与不发光时的电阻大小之间的关系初中九年级物理课本电学有关章节多次涉及白炽灯的电阻的大小，而学生仅仅会利用公式R=U2/P计算它的大小，对它的电阻这么大仍持怀疑态度，或者这么大就这么大，草草了事，不求深解。尽管中学课本中介绍了伏安法、半偏法等测量电阻的方法，但这些的方法都是只适用于工作电流是直流电的情况，可是白炽灯工作使用交流电，那我们又该如何测量呢？又如何去寻找它与不发光时电阻大小之间的关系呢？一次电学实验-比较串、并联时的 40W与60W两只白炽灯的实际功率的大小，手边有一小灯泡L1（3.8V,0.3A），查看发现其正常工作电流与60W白炽灯正常工作电流大致相等（有效值）。突发奇想将小灯泡L1与60W白炽灯进行串联，如下图所示：闭合开关，小灯泡发光了，白炽灯亦很亮；与另一只正常工作的60w白炽灯比较相比，亮度差不多，肉眼很难区分。理论计算60w的白炽灯此时的实际功率有：P=(220-3.8)2/220260w=58.2w,P/P=(60w-58.2w)/60w=0.03,百分之三在误差范围内。由这个实验以及理论计算给的启示，我设计了一个实验方案，并进行了实验-用替代法测量白炽灯正常发光时的电阻器材：取干电池1.5v四节，小灯泡（3.8V,0.3A）两只，60w、40w白炽灯各一只，箱式变阻器一台(型号J2361)，配备色环电阻100若干，嵌入式开关两个，旋钮式开关一个，学生电学实验箱电路板二块（带小灯泡座两个），白炽灯灯座二个，电压表、电流表各一只，灵敏电流表一只，滑动变阻器（20，2 A ，型号J2354）一个，导线若干，40w的电烙铁一个（带松香、焊锡丝）。电路图：实验原理：将相同规格的小灯泡分别与60w（或40w）的白炽灯以及电阻箱进行串联，后将两条支路并联接入220v的交流电路中。 A粗测：通过调节箱式变阻器的电阻大小，进而改变该支路中小灯泡的亮度；将之与另一条支路（带有中60w（或40w）白炽灯的）小灯泡的亮度作比较，直至相差到肉眼无法分辨时止，那么这时箱式变阻器几乎完全替代了白炽灯，其读数就近似等于白炽灯正常发光时的电阻。B精确测量：调节箱式变阻器的电阻大小，改变该支路中小灯泡的亮度，直至相差到肉眼无法分辨时，闭合开关S3；调节电阻箱的电阻使灵敏电流表的示数为零，即：电阻箱以及白炽灯两端的电势差相等，电阻箱便替代了白炽灯，其读数就等于白炽灯正常发光时的电阻。实验步骤：1 伏安法测定白炽灯不发光时的电阻按第三副电路图所示连接电路，闭合开关，读出流过白炽灯的电流以及加在它两端的电压;在电压变化0.3v、0.5v的情况下，连续测量三次。有；1)、将实验数据记录在下表中,算出白炽灯的电阻值。(60w)实 验 次 数U/VI/AR/13.70.04582.2224.00.05080.0034.30.05578.18所测电阻的平均值R60=_80.13_2)将实验数据记录在下表中，算出白炽灯的电阻值。(40w)实 验 次 数U/VI/AR/14.50.038118.4225.00.040125.0035.50.041134.15所测电阻的平均值R40=125.86_说明1：由于两白炽灯的电阻值较大，故电源的电压尽量大一点，以减小误差；电压表的分度值为0.5v 、0.1v,故可以0.5v或0.3v的改变电压，使尽可能读准电流值；电流在上述改变中变化不大，进而进行了估读。2、替代法测量白炽灯正常发光时的电阻 按第二副电路图所示连接电路1)、用电烙铁将8个100的色环电阻焊接(注：使用色环电阻200或大于200的电阻接入电路，闭合开关电阻即刻烧毁)成串联与箱式变阻器组合成L2,选用箱式变阻器能通过最大电流为0.28A的档位；闭合S2,后闭合S1，调节箱式变阻器能调节的档位(先大档)；观察两支路中小灯泡的发光明亮，直到肉眼无法分辨时，闭合S3，调小档位，至灵敏电流表读数为0，读出变阻器接入电路的总电阻，加上800，就等于60w白炽灯的电阻. 实验数据处理：R L2=8+800=808=RL2测得值与理论值的相对误差S：S=(808-2420/3)/(2420/3)=0.00165RL2/ R40=808/80.13=10.082) 同样将12个100的色环电阻焊接成串联与箱式变阻器组合成L2,选用箱式变阻器能通过最大电流为0.28A的档位；闭合S2,后闭合S1，调节箱式变阻器能调节的档位(先大档)；观察两支路中小灯泡的发光明亮，直到肉眼无法分辨时，闭合S3，调小档位，至灵敏电流表读数为0，读出变阻器接入电路的总电阻，加上1200，就等于40w白炽灯的电阻. 实验数据处理：R L2=28+1200=1228=RL2测得值与理论值的相对误差S： S=(1228-1210)/1210=0.0149RL2/ R40=12