以额定 2.5 V、0.5 W 的小灯泡为对象，保持电源和灯泡参数不变，只调节串联变阻器，测量三个工作状态的电压、电流和功率。
学习目标
- 正确连接测量小灯泡功率的伏安法电路
- 根据额定电压确定额定工作状态
- 用 P = UI 区分实际功率与额定功率
实验器材
- 4.5 V 直流电源
- 2.5 V / 0.5 W 小灯泡
- 20 Ω 滑动变阻器
- 0–0.6 A 电流表
- 0–3 V 电压表
- 开关与导线
实验准备
- 初始开关断开、滑片位置为 1；变阻器使用 A、W 两端。电流表串联，电压表跨接灯泡，两表均接 COM 与低量程红端。
- 选择开关，在属性中勾选或取消“闭合”。记录前核对低量程：电流表每小格 0.02 A，电压表每小格 0.1 V。
操作步骤
检查并接通电路
点击“开始”，闭合开关。保持最大阻值，检查电表是否正向偏转；若读数异常，先断开再检查接线。
测量低于额定电压的功率
缓慢减小滑片位置，直至电压约为 2.0 V；精确值约 0.7081 可作定位参考。记录 U、I，计算 P = UI 和 R = U/I。以实际电表读数为准。
测量额定功率
继续调节至 U = 2.5 V，滑片位置约 0.5000。读取电流并计算功率。这里得到的功率才是额定状态下的测量结果。
比较略高于额定电压的状态
在仿真中调到 U = 2.75 V，滑片位置约 0.3977；记录后断开开关。比较三次功率及亮度变化，不把三次不同条件的数据求平均当作额定功率。
复测并分析误差
点击“重置”，再次从最大阻值开始，独立测量额定状态。比较估读误差与重复测量差异，保持同一只灯泡、电源电压和电表量程。
观察与记录
- 建议记录：状态、滑片位置、U / V、I / A、P / W、U/I / Ω、亮度描述。指针读数按分度合理估读。
- 控制变量为灯泡额定参数、电源电压、接线和量程；自变量为灯泡两端电压。
预期结果
- 额定状态 U = 2.50 V、I ≈ 0.200 A，P ≈ 0.500 W。
- 在本课灯泡模型下，U = 2.00 V 时 I ≈ 0.177 A、P ≈ 0.353 W；U = 2.75 V 时 I ≈ 0.220 A、P ≈ 0.605 W。实际功率随工作电压变化。
课堂讨论
- 为什么必须以电压表示数达到额定电压为准？
- 能否把三种电压下测得的功率取平均作为额定功率？
- 灯泡的 U/I 是否在三个工作状态下相等？
模型与适用范围
- 灯泡采用随电压平滑变化的经验阻值模型，亮度按电功率显示；未求解灯丝温度、热惯性或烧断，不能用其拟合真实钨丝的全部伏安特性。
- 初始电表为理想模式；真实测量还受到电流表内阻、电压表分流、接触电阻和灯丝温度变化影响。高于额定电压的比较仅用于仿真，实物实验遵从器材允许范围。