Question

要测量一个额定电压是3.8V的小灯泡的额定功率，估计小灯泡工作时的电阻约为10Ω．现有电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω 1A”、“50Ω 0.5A”和“1kΩ 0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（8V）一个．
（1）小星设计了如图甲所示的电路图，通过分析你认为小星应选用规格为

 

的滑动变阻器．
（2）请你根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的器材连成实验电路（要求减小误差，导线不要交叉）．

（3）小星正确选择了滑动变阻器，按图连接好电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）．具体原因是

 

（4）小星排除故障后，继续实验．当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流为

 

A，该灯泡的额定功率是

 

W．

Answer 1

分析：（1）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流．
滑动变阻器与灯泡串联，灯泡电流大约为R=

U

I

=

3.8V

10Ω

=0.38A．三个滑动变阻器电流都适用．
滑动变阻器电阻大约为R'=

U′

I

=

8V-3.8V

0.38A

=11.1Ω．可以确定滑动变阻器电阻．
（2）从电源正极开始，按照电流方向，依次串联各元件，电压表并联在灯泡两端，
连接过程中注意电压表、电流表量程和滑动变阻器接线柱的选择：
灯泡额定电压为3.8V，电压表选择0～15V量程．
灯泡电流大约为0.38A，电流表选择0～0.6A量程．
滑动变阻器把左半段接入电路，滑动变阻器选择左下端接线柱，上面任意选择．
（3）灯泡不亮，电流表无示数，灯泡可能短路或断路．
灯泡断路时，电路断路，电路中没有电流，电流表无示数，电压表串联联在电路中，电压表测量电源电压；
灯泡短路时，电路总电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测量导线电压，示数为0．
（4）电流表的读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数．
知道电压和电流，根据P=UI，计算额定功率．

解答：解：（1）电路电流最大约为I_L=

UL

RL

=

3.8V

10Ω

=0.38A，
“1KΩ  0.1A”的滑动变阻器电流太小不适合．
灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为：U'=U-U₂=8V-3.8V=4.2V，
滑动变阻器电阻为：R'=

U′

IL

=

4.2V

0.38A

=11.1Ω，
“10Ω  1A”的电阻太小，不能满足实验需要，
故选择“50Ω  0.5A”滑动变阻器．
（2）灯泡额定电压为3.8V，电压表选择0～15V，
灯泡额定电流约为0.38A，电流表选择0～0.6A，
根据电路图，滑动变阻器选择左下端接线柱，上面任意选择，
从电源正极开始，依次连接开关、滑动变阻器、灯泡到电源负极，电压表并联在灯泡两端．如图．

（3）闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，移动滑片，电压表示数不为0且不变，电压表串联在电路中，测电源电压，所以灯泡断路．
（4）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.34A．
P=UI=3.8V×0.34A=1.29W．
故答案为：（1）“50Ω  0.5A”；（2）如上图；（3）灯L断路；（4）0.34；1.29．

点评：根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．电路电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流，滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的电阻，这样，滑动变阻器既能满足电路要求，也能使电路准确获得需要的数据．