Question

小阳同学在实验室选用部分器材连接了如图所示的电路，其中电源电压为6伏并保持不变，灯泡L上标有“3V、0.3A”字样，滑动变阻器R₂的阻值变化范围为O--200Ω，电流表选“0--0.6A”量程．检查连接正确后，闭合开关S，灯泡发光．
（1）遵循规范的实验操作，为配合答题分析，小阳认为需要画出此时的电路图，请你帮她将电路图画在方框内．
要求：①电路图必须包含实物图中所有元件（开关S闭合，可用导线代替）
②在图中标出该状态时可以确认并可供计算的已知条件
③最终图形请用0.5毫米及以上的黑色签字笔描黑
（2）请列式计算此时电流表的读数．
（3）要保证电路中各元件不损坏，请通过计算确定滑动变阻器可连入电路的阻值范围．

Answer

（1）由实物电路图画电路图时，可以根据电流流向法，从电源的正极出发依次画出各电路原件回到负极即可；
（2）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数；
（3）根据灯泡的额定电流可知电路中的最大电流为0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出其大小，进一步求出滑动变阻器接入电路中电阻的范围．
【解析】
（1）先画出电源符号，从电源的正极出发依次画出电流表、灯泡、滑动变阻器回到负极即可，如下图所示：

（2）根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：
RL===10Ω，
∵闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处，且串联电路中的总电阻等于总电阻之和，
∴电流表的示数：
I===0.2A；
（3）要保证电路中各元件不损坏，电路中的最大电流为0.3A，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴滑动变阻器两端的电压：
U2min=U-UL=6V-3V=3V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴R2min===10Ω，
∴滑动变阻器可连入电路的阻值范围为10Ω～20Ω．
答：（1）电路图如上图所示；
（2）此时电流表的读数为0.2A；
（3）要保证电路中各元件不损坏，滑动变阻器可连入电路的阻值范围为10Ω～20Ω．