Question

李芳同學在做電學實驗時，發現滑動變阻器有四個接線柱，她猜想：能不能利用這四個接線柱，連接出不同電路，獲得不同的作用效果．為了驗證這個猜想，她取了12V的電源、阻值范圍0∽48Ω的滑動變阻器、“12V  6W”的小燈泡、開關各一個和導線若干，連接出如圖甲、乙兩種不同電路．請你幫她分析解決下面的問題（設電源電壓不變，燈的電阻不變）
（1）甲圖中小燈泡兩端電壓的變化范圍；
（2）乙圖中小燈泡兩端電壓的變化范圍；
（3）在甲乙兩種電路中，滑動變阻器的作用效果有何不同？

Answer 1

【答案】分析：（1）在甲圖中，滑片P移動到a點時，電路為燈泡的簡單電路，燈泡兩端的電壓即為電源的電壓；當滑片P移動到b點時，燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯，先根據燈泡的銘牌求出電阻，再根據串聯電路電阻特點和歐姆定律求出電路中的電流、求出燈泡兩端的最小電壓，進一步可知電壓的變化范圍．
（2）在乙圖中，當滑片P移到a點時，燈被短路，U_燈=0；當滑片P移到b點時，燈與R_ab并聯．
（3）由以上分析可知乙圖燈的電壓變化范圍比甲中圖的大．
解答：解：（1）在甲圖中，當滑片P移動到a點時，Rap=0，小燈泡兩端的電壓為電源電壓即12V；
當滑片P移動到b點時，R_ab=48Ω，燈與滑動變阻器串聯；
燈泡的電阻R_L===24Ω，
電路中的電流I===A，
燈泡兩端的最小電壓U_L=IR_L=A×24Ω=4V；
所以小燈泡兩端電壓變化范圍為4V～12V．
（2）在乙圖中，當滑片P移到a點時，燈被短路，U_燈=0；
當滑片P移到b點時，燈與R_ab并聯U_燈=U=12V；   
則小燈泡兩端電壓變化范圍為0～12V．
（3）在甲、乙兩種電路中，滑動變阻器都可以改變小燈泡兩端的電壓，但在乙電路圖中，滑動變阻器使小燈泡兩端電壓的變化范圍更大，能夠從0到電源電壓，而甲電路變化的范圍較小．
答：（1）甲圖中小燈泡兩端電壓的變化范圍為4V～12V；
（2）乙圖中小燈泡兩端電壓的變化范圍為0～12V；
（3）只要答出“乙圖燈的電壓變化范圍比甲中圖的大”即可得分．
點評：本題考查了電路圖的動態分析，根據是能根據歐姆定律和滑動變阻器的移動得出燈泡兩端電壓變化的范圍．