Question

7．家新同学买了一条100W的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了如图所示的实验电路．其中电源两端的电压为6V，R_x为电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为20Ω．但实验过程中，他发现，不论怎样调整滑动变阻器触头P的位置，电压表的示数几乎不发生变化，但查得电路各处均连接无误．问题到底出在哪里呢？请你分析一下产生这一现象的原因，在不更换实验器材的前提下，应怎样连接电路，才能在触头P滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值．
提示：可在原图中改动．

Answer 1

分析 （1）在电路连接正确的情况下，对电路进行有关计算．
当滑片在a端时，电热毯直接与电源连接，其两端电压U_x即为电源电压．也就是U_x=6V；
当滑片在b端时，电热毯与电阻R串联，电热毯与电阻两端电压之和为电源电压．
（2）若R_x＞＞R，则电热毯两端电压U_x远大于变阻器R两端电压U_R，即U_x≈U．因此会发生无论如何调整滑片的位置，电热毯两端电压几乎不变的现象．可见，不论怎样调整滑动变阻器触头P的位置，电压表的示数几乎不发生变化，是由于电热毯的电阻远大于变阻器总电阻的原因．

解答 解：
由图知，R_x与R串联，因为串联电路是根据电阻的比值起分压作用，当电压表的示数几乎不变时，说明电热毯的电阻远远大于滑动变阻器的最大阻值；
在不改变实验器材的情况下，可以将电路连接成如图所示的连接方式．
，
即在原电路图所示的电路中，从滑动变阻器的b端向电源负极连接一根导线bc．
这样，当P在a端时，Ux=6V；P在b端时电热毯被导线bc短路，Ux=0．从而实现了电热毯上的电压值由0V到6V的大范围变化．
答：原因是电热毯的电阻值远大于滑动变阻器的电阻值；电路图见上图．

点评 串联电路导体两端电压与其阻值成正比，当两电阻阻值相差特别大时，电阻大的导体两端电压就接近于电源电压．