Question

用下图所示的器材，研究钨丝灯泡消耗的功率P与通过它的电流I之间的关系．已知灯泡的规格为“12V 5W”，电源电压为15V，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，测量灯泡消耗的功率需要用到电流表、电压表．请在下面的方框中画出电路图，并将图中的器材连成实验电路．要求：实验中灯泡两端的电压变化范围为0～12V．

Answer 1

解：由题意知，要使灯泡两端的电压变化范围为0～12V，应该将滑动变阻器的一部分与灯泡串联，另一部分与灯泡并联，这种接法属于分压式接法．电流表和灯泡串联，电压表和灯泡并联．答案如图：

由于小灯泡的额定电压是12V，所以电压表的量程应选择0～15V；由I=得，小灯泡的额定电流约为0.4A，所以电流表的量程应选择0～0.6A．连接时，电流表要和灯泡串联，电压表要和灯泡并联．两表都必须让电流从正接线柱进，从负接线柱出．实物图如下：

分析：要使灯泡两端的电压变化范围为0～12V，将滑动变阻器与灯泡串联或并联都不行．因为如果串联，虽然可以通过移动滑片，让灯泡两端电压为12V，但不能让灯泡两端电压为0V；如果并联，则灯泡两端电压等于电源电压，不过由这种接法我们可以想到一种情况：当滑动变阻器阻值为0时，此时灯泡就会被短路，灯泡两端电压就为0．所以我们由此可以想到一种接法，既可以满足灯泡两端电压最小为0，又可以使灯泡两端电压最大为12V，这种接法就是将滑动变阻器的一部分与灯泡串联，另一部分与灯泡并联．这样就可以满足题中的要求了．
点评：本题有一定的难度，因为要满足题中的要求，滑动变阻器的接法不能用我们熟悉的限流式接法，而要采用分压式接法．一般实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化时，就必须采用分压式接法．