Question

李芳同学在做电学实验时，发现滑动变阻器有四个接线柱，她猜想：能不能利用这四个接线柱，连接出不同电路，获得不同的作用效果．为了验证这个猜想，她取了12V的电源、阻值范围0∽48Ω的滑动变阻器、“12V　6W”的小灯泡、开关各一个和导线若干，连接出如图甲、乙两种不同电路．请你帮她分析解决下面的问题（设电源电压不变，灯的电阻不变）
（1）甲图中小灯泡两端电压的变化范围；
（2）乙图中小灯泡两端电压的变化范围；
（3）在甲乙两种电路中，滑动变阻器的作用效果有何不同？

Answer 1

解：（1）在甲图中，当滑片P移动到a点时，Rap=0，小灯泡两端的电压为电源电压即12V；
当滑片P移动到b点时，R_ab=48Ω，灯与滑动变阻器串联；
灯泡的电阻R_L===24Ω，
电路中的电流I===A，
灯泡两端的最小电压U_L=IR_L=A×24Ω=4V；
所以小灯泡两端电压变化范围为4V～12V．
（2）在乙图中，当滑片P移到a点时，灯被短路，U_灯=0；
当滑片P移到b点时，灯与R_ab并联U_灯=U=12V；
则小灯泡两端电压变化范围为0～12V．
（3）在甲、乙两种电路中，滑动变阻器都可以改变小灯泡两端的电压，但在乙电路图中，滑动变阻器使小灯泡两端电压的变化范围更大，能够从0到电源电压，而甲电路变化的范围较小．
答：（1）甲图中小灯泡两端电压的变化范围为4V～12V；
（2）乙图中小灯泡两端电压的变化范围为0～12V；
（3）只要答出“乙图灯的电压变化范围比甲中图的大”即可得分．
分析：（1）在甲图中，滑片P移动到a点时，电路为灯泡的简单电路，灯泡两端的电压即为电源的电压；当滑片P移动到b点时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，先根据灯泡的铭牌求出电阻，再根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流、求出灯泡两端的最小电压，进一步可知电压的变化范围．
（2）在乙图中，当滑片P移到a点时，灯被短路，U_灯=0；当滑片P移到b点时，灯与R_ab并联．
（3）由以上分析可知乙图灯的电压变化范围比甲中图的大．
点评：本题考查了电路图的动态分析，根据是能根据欧姆定律和滑动变阻器的移动得出灯泡两端电压变化的范围．