本专栏是笔者主编教材（图0所示）的电子版，依托简易的元器件和仪表安排了30多个实验，主要面向经费不太充足的中高职院校。每个实验都安排了必不可少的【预习知识】，精心设计的【实验步骤】，全面丰富的【思考习题】。因此，对于开展电子技术教学犯愁的师生，本专栏应该能够帮到你们。
实验06 直流电路的功率
【实验目的】
- 学会计算一个可变电阻在不同阻值下的功率。
- 学会绘制功率与电阻的关系曲线，并根据曲线获知何时取得最大功率。
【预习知识】
当电流流过电阻时，电荷的能量转换成热能被释放，那么每秒释放的热能就称之为功率，单位是瓦特（W），即焦耳/秒（J/s）。一个电阻消耗的功率由以下公式计算得到：
将欧姆定律代入上式可以得到两个更常用的功率计算公式：
上面给出的三个功率计算公式也称为瓦特定律。在本实验中，我们将使用最后一个公式来计算功率。注意，如果以伏特（V）为单位测量电压，以千欧（kΩ）为单位测量电阻，则功率将以毫瓦（mW）为单位。至此，电阻、电压、电流和功率之间的关系都已知晓了，图1对此做了一个图形化的归纳和总结，应该能够帮助你更直观的理解。
电阻的物理尺寸与它所能耗散的热量有关，体积较大的电阻比体积较小的电阻额定功率大。碳膜电阻的标准额定功率从1/8W到2W不等。对于大多数的低压电路（电源电压低于15V，阻值不小于1 kΩ），1/4W的额定功率是能够满足需求的。因此，在后续的实验中，如未特别说明，采用的电阻均为1/4W的额定功率。
【实验元件与仪器】
- 1kΩ碳膜电阻1支，10kΩ电位器1个
- 万用表1个
- 直流稳压电源1个
【操作内容及步骤】
1. 根据色环挑选一个1kΩ的电阻，并用万用表实测一下其阻值
= ________。
2. 图2给出了本实验的原理和连线示意。是10kΩ的电位器，连线时需要注意，中间的引脚必须接入电路。在通电之前，先将接入电路的电位器两脚之间的电阻调至0.5kΩ（万用表测量阻值一定要在断开电源的前提下进行）。
3. 分别测量和
上的压降
和
，并记录在表1中。很显然，
与
之和应该等于12V，这可以作为你测量数值的检验依据。最后，使用下面的公式计算
消耗的功率：
将计算结果以mW为单位记录在表1中。
4. 断开电源，调节 = 1.0kΩ。通电之后，重复上一步的操作。按照同样方式，完成表1中其他
取值下的测量和记录。
5. 根据表1中的数据，在图3中绘制与
的关系曲线。电阻是自变量，标记在横轴上；功率是因变量，标记在纵轴上，注意选取合适的刻度。还有一个隐含的数据点可以标记在原点，因为
= 0意味没有能量消耗。最后，用一条平滑的曲线连接所有的数据点。
【实验思考与讨论】
1. 仔细观察你绘制的曲线，何时取得最大值，这时比较一下
和
的阻值，有何关系？
2. 随着的增大，电路中的电流如何变化？
3. 随着的增大，
上消耗的功率如何变化？请解释原因。
4. 如果1个1.5kΩ电阻上的压降为22.5V，请回答以下问题：
a) 流过该电阻的电流是多少？
b) 该电阻上消耗的功率是多少？
c) 能否采用额定功率为1/4W的电阻？请解释原因。
5. 什么物理特性决定了电阻的额定功率?
6. 电阻中的电能会发生了什么变化？
（本文完）
