Question

李芳同学在做电学实验时，发现滑动变阻器有四个接线柱，她猜想：能不能利用这四个接线柱，连接出不同电路，获得不同的作用效果．为了验证这个猜想，她取了12V的电源、阻值范围0∽48Ω的滑动变阻器、“12V  6W”的小灯泡、开关各一个和导线若干，连接出如图甲、乙两种不同电路．请你帮她分析解决下面的问题（设电源电压不变，灯的电阻不变）
（1）甲图中小灯泡两端电压的变化范围；
（2）乙图中小灯泡两端电压的变化范围；
（3）在甲乙两种电路中，滑动变阻器的作用效果有何不同？

Answer

（1）在甲图中，滑片P移动到a点时，电路为灯泡的简单电路，灯泡两端的电压即为电源的电压；当滑片P移动到b点时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联，先根据灯泡的铭牌求出电阻，再根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流、求出灯泡两端的最小电压，进一步可知电压的变化范围．
（2）在乙图中，当滑片P移到a点时，灯被短路，U灯=0；当滑片P移到b点时，灯与Rab并联．
（3）由以上分析可知乙图灯的电压变化范围比甲中图的大．
【解析】
（1）在甲图中，当滑片P移动到a点时，Rap=0，小灯泡两端的电压为电源电压即12V；
当滑片P移动到b点时，Rab=48Ω，灯与滑动变阻器串联；
灯泡的电阻RL===24Ω，
电路中的电流I===A，
灯泡两端的最小电压UL=IRL=A×24Ω=4V；
所以小灯泡两端电压变化范围为4V～12V．
（2）在乙图中，当滑片P移到a点时，灯被短路，U灯=0；
当滑片P移到b点时，灯与Rab并联U灯=U=12V；   
则小灯泡两端电压变化范围为0～12V．
（3）在甲、乙两种电路中，滑动变阻器都可以改变小灯泡两端的电压，但在乙电路图中，滑动变阻器使小灯泡两端电压的变化范围更大，能够从0到电源电压，而甲电路变化的范围较小．
答：（1）甲图中小灯泡两端电压的变化范围为4V～12V；
（2）乙图中小灯泡两端电压的变化范围为0～12V；
（3）只要答出“乙图灯的电压变化范围比甲中图的大”即可得分．