Question

要測量一個額定電壓是3.8V的小燈泡的額定功率，估計小燈泡工作時的電阻約為10Ω．現(xiàn)有電流表、電壓表、開關各一個，三個規(guī)格分別為“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑動變阻器，導線若干，電源（8V）一個．
（1）小星設計了如圖甲所示的電路圖，通過分析你認為小星應選用規(guī)格為

 

的滑動變阻器．
（2）請你根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導線，將圖乙中的器材連成實驗電路（要求減小誤差，導線不要交叉）．

（3）小星正確選擇了滑動變阻器，按圖連接好電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）．具體原因是

 

（4）小星排除故障后，繼續(xù)實驗．當電壓表的示數(shù)為3.8V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則通過小燈泡的電流為

 

A，該燈泡的額定功率是

 

W．

Answer 1

分析：（1）判斷滑動變阻器的使用規(guī)格，同時要考慮滑動變阻器的電阻和允許通過的最大電流．
滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，燈泡電流大約為R=

U

I

=

3.8V

10Ω

=0.38A．三個滑動變阻器電流都適用．
滑動變阻器電阻大約為R'=

U′

I

=

8V-3.8V

0.38A

=11.1Ω．可以確定滑動變阻器電阻．
（2）從電源正極開始，按照電流方向，依次串聯(lián)各元件，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，
連接過程中注意電壓表、電流表量程和滑動變阻器接線柱的選擇：
燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V量程．
燈泡電流大約為0.38A，電流表選擇0～0.6A量程．
滑動變阻器把左半段接入電路，滑動變阻器選擇左下端接線柱，上面任意選擇．
（3）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，燈泡可能短路或斷路．
燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導線電壓，示數(shù)為0．
（4）電流表的讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
知道電壓和電流，根據(jù)P=UI，計算額定功率．

解答：解：（1）電路電流最大約為I_L=

UL

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
“1KΩ  0.1A”的滑動變阻器電流太小不適合．
燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓為：U'=U-U₂=8V-3.8V=4.2V，
滑動變阻器電阻為：R'=

U′

IL

=

4.2V

0.38A

=11.1Ω，
“10Ω  1A”的電阻太小，不能滿足實驗需要，
故選擇“50Ω  0.5A”滑動變阻器．
（2）燈泡額定電壓為3.8V，電壓表選擇0～15V，
燈泡額定電流約為0.38A，電流表選擇0～0.6A，
根據(jù)電路圖，滑動變阻器選擇左下端接線柱，上面任意選擇，
從電源正極開始，依次連接開關、滑動變阻器、燈泡到電源負極，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．如圖．

（3）閉合開關，燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，移動滑片，電壓表示數(shù)不為0且不變，電壓表串聯(lián)在電路中，測電源電壓，所以燈泡斷路．
（4）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.34A．
P=UI=3.8V×0.34A=1.29W．
故答案為：（1）“50Ω  0.5A”；（2）如上圖；（3）燈L斷路；（4）0.34；1.29．

點評：根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器，不但考慮滑動變阻器允許通過的電流，也要考慮滑動變阻器的電阻．電路電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流，滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻，這樣，滑動變阻器既能滿足電路要求，也能使電路準確獲得需要的數(shù)據(jù)．