Question

小李同學要測定一個標有3.8V的小燈泡的額定功率，估計小燈泡電阻約為
10Ω．現(xiàn)有電壓表、電流表、開關(guān)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）小李設(shè)計了如圖（甲）所示的電路圖，通過分析你認為小李應選用規(guī)格為________的滑動變阻器．
（2）請你根據(jù)圖甲所示的電路圖，以筆畫線代替導線，將圖乙中的器材連成實驗電路．

（3）小李正確選擇了滑動變阻器，按圖甲所示的電路圖連接好電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，移動滑動變阻器滑片，電壓表示數(shù)不變（示數(shù)不為零）．產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是________．
（4）小李排除故障后，移動滑片P，當電壓表示數(shù)為3.8V時，電流表示數(shù)如圖丙所示，通過小燈泡的電流是________A，小燈泡的電功率是________W．此時滑動變阻器連入電路的電阻約為________Ω．

Answer 1

解：（1）電路電流最大約為I_L===0.38A，
“1KΩ 0.1A”的滑動變阻器電流太小不適合．
燈泡常工作時，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'===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，依次連接電流表、滑動變阻器、燈泡、開關(guān)到電源負極，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．如圖．

（3）閉合開關(guān)，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，相當于電壓表并聯(lián)在電源兩端，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．
小燈泡的功率：P=UI=3.8V×0.34A=1.29W．
小燈泡的電阻：R===11.18Ω．
故答案為：（1）50Ω 0.5A；（2）電路圖如上圖所示；
（3）燈泡處斷開；
（4）0.34A；1.29；11.18．
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===0.38A．
滑動變阻器電阻大約為R'===11.1Ω．
據(jù)此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． 根據(jù)R=計算電阻．
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)．