Question

一只標有“3.8V”字樣的小燈泡，燈絲電阻約為15Ω．小明想測出它正常發光時的電阻，選用了以下器材：電源一組、電流表、電壓表、開關、規格為“50Ω 1A”變阻器各一只．導線若干．小明連接的實驗電路如圖1所示，閉合開關后發現電壓表沒有示數，經檢查發現電壓表的15V量程檔已損壞．3V量程檔完好．現根據已有的器材完成實驗任務．

（1）請你幫助小明設計電路圖并把它畫在方框內．
（2）如圖3已連接了部分電路．請你根據你設計的電路圖．用筆畫線代替導線，將電路連接完整．
（3）小明連接完最后一根導線后，準備閉合開關進行實驗．在一旁觀察的小雨制止了小明，提醒小明實驗中有問題．小明想，我的實驗連線沒有出問題啊!請你幫助小明找出實驗中的不當之處，并指明如不改正可能會產生的后果：

 

．
（4）小明聽取了小雨的意見，對實驗進行改正，開始實驗．在實驗過程中，調節滑動變阻器的滑片，直至電壓表的示數為

 

V時，此時電流表示數如圖4所示，則小燈泡正常工作時的燈絲電阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）由實物圖畫電路圖的方法：畫出電源符號，從電源的正極開始，按照電流的方向，依次串聯各元件，到電源的負極，最后把電壓表并聯在燈泡兩端．注意滑動變阻器與實物圖中接入的部分對應．
（2）把開關串聯在電路中，滑動變阻器選擇一上一下接線柱串聯在電路中．
電壓表的0～15V量程損壞，使用0～3V量程，并聯在滑動變阻器兩端，注意電壓表的正負接線柱．
（3）滑動變阻器與燈泡串聯，滑動變阻器滑片置于最大阻值處，分擔的電壓太大，大于3V，會損壞電壓表．
（4）根據串聯電路電壓特點，求得燈泡正常工作時，滑動變阻器電壓．
電流表讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道電壓和電流，根據R=

U

I

計算電阻．

解答：解：（1）畫出電源符號，從正極出發，依次畫出開關、滑動變阻器、燈泡、電流表的符號，到電源的負極，電壓表并聯在滑動變阻器兩端．如圖．

（2）滑動變阻器已經選擇了下面接線柱，上面接線柱任意選擇，把滑動變阻器串聯在電路中．
開關串聯在電路中．把電路補充完整．
電壓表選擇0～3V量程，并聯在滑動變阻器兩端，電流從電壓表的正接線柱流入，從負接線柱流出．

（3）滑片置于最大值，電路電流約為：I=

U

R

=

4.5V

15Ω+50Ω

=0.07A．
滑動變阻器分擔的電壓為：U′=IR′=0.07A×50Ω=3.5V＞3V，會損壞電壓表．
（4）燈泡正常工作時電壓為3.8V．
滑動變阻器電壓為：U″=U_總-U_L=4.5V-3.8V=0.7V．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.28A．
R_L=

UL

IL

=

3.8V

0.28A

=13.6Ω．
故答案為：（1）如電路圖；（2）如實物圖；（3）變阻器的滑片置于阻值最大端，電壓表所測的電壓超出電壓表的量程，電壓表損壞；（4）0.7；13.6．

點評：伏安法測燈泡電阻或功率時，電壓表并聯在燈泡兩端時，滑動變阻器滑片處于最大阻值處保護電路．
當電壓表的大量程損壞，把電壓表并聯在滑動變阻器兩端時，滑動變阻器滑片如果處于最大阻值處，能保護燈泡和電流表，對電壓表不一定能起到保護作用，所以此時滑動變阻器要處于合適的位置．