Question

15．如图是演示巨磁电阻效应原理的示意图，GMR是巨磁电阻，它的电阻在磁场中随磁性增强而急剧减小．它所在电路的电源电压保持6V不变，L是标有“2V 0.1W”的指示灯，当它两端电压达到1.2V时开始发光，若指示灯电阻不受温度影响，则灯丝阻值为40Ω．闭合S₁、S₂时，图中电磁铁的右（选填“左”或“右”）端是S极，将滑动变阻器滑片P向左滑动，电磁铁周围的磁场增强（选填“增强”、“减弱”或“不变”），P滑到某点，L刚好开始发光，此时GMR接入电路的阻值为160Ω，继续向左滑动滑片P，电压表示数变小．

Answer 1

分析 （1）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的变形公式求出电阻的阻值；
（2）由安培定则可以判断出螺线管的极性．
（3）先根据滑片移动的方向确定电路阻值的变化，然后根据欧姆定律可知电路电流的变化，从而得出电磁铁磁性强弱的变化；
（4）根据右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，先根据欧姆定律的变形公式求出电路的总电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出GMR接入电路阻值的大小；最后根据串联电路分压的特点判断电压表示数的变化．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电阻R的阻值：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（2V）^{2}}{0.1W}$=40Ω；
（2）闭合开关S₁，由安培定则可知，螺线管左端的磁极为N极，右端为S极；
（3）当滑动变阻器滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则电路的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路电流变大，因此电磁铁磁性增强，周围磁场增强；
（4）当L刚好发光时，电路中的电流：I′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{1.2V}{40Ω}$=0.03A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时电路中的总电阻：R_总=$\frac{{U}_{总}}{I′}$=$\frac{6V}{0.03A}$=200Ω；
由串联电路电阻规律可知，GMB接入电路的阻值：R_GMB=200Ω-40Ω=160Ω；
继续向左滑动滑片P，电磁铁的磁性更强，周围磁场更强，GMB的阻值更小，由串联电路分压的规律可知，电压表的示数变小．
故答案为：40；右；增强；160；变小．

点评 本题考查了电路的动态分析，涉及到电磁铁磁性与电流的关系、欧姆定律以及电功率公式的应用等，判读出巨磁电阻的变化是解题的关键．