上面回答正確， 第一種情況兩只燈泡都發(fā)光，當(dāng)?shù)诙星闆r出現(xiàn)時，閉和的開關(guān)L2起到局部短路作用，電流只通過它，而不經(jīng)過燈泡L2形成回路，所以不發(fā)光
限流法和分壓法兩種連接方式的選取
在負載電流要求相同的情況下，限流電路中干路電流比分壓電路中的干路電流更小，所以限流電路中消耗的總功率較小，電源消耗的電能就較小，這說明限流具有節(jié)能的優(yōu)點。在實際電路設(shè)計時應(yīng)視實驗要求靈活選取分壓電路或限流電路。
(一)分壓電路的選取
1．若實驗要求某部分電路的電壓變化范圍較大．或要求某部分電路的電流或電壓從零開始連續(xù)可調(diào)．或要求多測幾組I、U數(shù)據(jù)，則必須將滑動變阻器接成分壓電路。
例1：測定小燈泡“6V，3W”的伏安特性曲線，要求實驗中燈泡兩端的電壓從零開始連續(xù)可調(diào)。供選擇的器材有：電壓表V，(量程6V，內(nèi)阻20kD,)，電流表A．(量程3A，內(nèi)阻0．2Q)，電流表A，(量程0．6A，內(nèi)阻lfl)，變阻器R，(0～100fl，0．5A)，變阻器R，(0～20fl，0．2A)，學(xué)生電源E(6—8v)、開關(guān)及導(dǎo)線若干。選擇出
符合實驗要求的實驗器材并設(shè)計出實驗電路。
分析：不管是從題中要求燈泡兩端電壓必須從零開始連續(xù)可調(diào)的角度考慮．還是從為了最終能較準(zhǔn)確畫出伏安特性曲線必須多測幾組I、U數(shù)據(jù)的角度考慮．限流電路都難以滿足要求，因此必須采用分壓電路。實驗電路如圖3所示。器材包括：電壓表V，、電流表A，、變阻器R，、電源、開關(guān)及導(dǎo)線。若實驗中要用小阻值的滑動變阻器控制大阻值負載．或者題中所給電源電動勢過大．盡管滑動變阻器阻值也較大．但總電流大予負載的額定電流值，或總電流大于接入電表的量程，此時的滑動變阻器也應(yīng)接成分壓式電路：若負載電阻的額定電流不清楚，為安全起見．一般也連成分壓電路。
例2：為了較準(zhǔn)確地用伏安法測定一只阻值大約是3kn的電阻，備用的器材有：A、直流電源，電壓12V，內(nèi)阻不計；B、電壓表，量程O一3—15V，內(nèi)阻10kft；C、電流表，量程0～0．6～3A，內(nèi)阻20n；D、毫安表，量程5mA，內(nèi)阻200Q；E、滑動變阻器，阻值0～50Q；G、電鍵及導(dǎo)線若干。試設(shè)計出實驗電路。
分析：本題中，由于待測電阻約為3kQ．而滑動變阻器控制大阻值負載的情況．因此應(yīng)將滑動變阻器接成分壓電路．否則無法調(diào)節(jié)負載電阻兩端的電壓及通過負載電阻的電流的有效變化而造成較大的偶然誤差。設(shè)計電路如圖4所示(外接法
及電表選取分析略)。
例3：用伏安法測一個電阻Rx的阻值。提供器材有：待測電阻Rx(約5knl、電壓表(0—3V，內(nèi)阻100k11)、微安表(0～500puA，內(nèi)阻100f1)、變阻器(0～20kfl)、穩(wěn)壓電源(輸出電壓15V)。試設(shè)計出實驗電路。
分析：若接成限流電路，電路中最小電流：I?=E／R=15／(5+20)x10。A=0．6x10。A=600¨A。大于微安表的量程。因此，為了電路安全必須將變阻器接成分壓電路，如圖2所示。
(二)限流電路的選取
1．一般說來，題目若沒有特別的要求．由于限流電路具有節(jié)能的優(yōu)點。并且限流電路的連接較為簡便，則優(yōu)先采用限流接法。由圖1和圖2不難看出。若用電器正常工作，圖2電路中的總電流必然大于圖1電路中的總電流。因而圖2分壓電路消耗的電功率較大。所以，為了節(jié)能和電路連接的方便．通常采用限流式接法。
2．若題目中要用較大阻值的滑動變阻器控制阻值較小的負載，在保證負載和電表安全的前提下，一般也將滑動變阻器接成限流電路。
例4：在上述的圖2電路中，如果Rx較小，R較大，那么在P由a滑到b的過程中，由于Pa電阻與Rx并聯(lián)的電阻較接近Rx．因此在開始的很長一段距離上Rx上的電壓變化較小．而在P接近b端時，因并聯(lián)值與P電阻迅速接近而使Rx上電壓發(fā)生突變(即突然增加)，故此不易控制，所以此種情況下應(yīng)把滑動變阻器接成限流電路?？梢姟Ｈ缛羟袑嵳莆樟朔謮号c限流接法的電路特點和電路選擇原則，有關(guān)滑動變阻器的連接問題就可迎刃而解了。
3接法選擇（來自06）
滑動變阻器通常選用限流接法，但在下列三種情況下，必須選擇分壓接法.
(1)采用限流接法時，負載的額定值或測量儀表的量程小于實際值時，采用分壓接法.
[例」用伏安法測金屬電阻 (約為5)的阻值，已知電流表內(nèi)阻為1量程為，電壓表內(nèi)阻為幾千歐，量程為3V，電源電動勢為，滑動變阻器的阻值為額定電流為，試畫出測量電阻的原理圖.
分析與解答
①經(jīng)估算可知，電流表應(yīng)外接.
②如果變阻器采用限流接法，負載的電壓變化范圍約為，顯然負載的實際外加電壓總大于與其并聯(lián)的電壓表的量程，應(yīng)采用分壓接法，實際電路應(yīng)如圖3所示.
(2)變阻器電阻遠小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其它電阻阻值時，采用分壓接法.由于采用限流接法時，負載的電壓變化范圍為,當(dāng)時，。所以此種接法，負載的電壓變化極小，變阻器起不到改變負載電壓(或電流)的作用.所以此時一定采用分壓接法.
(3)問題要求回路中某部分電路，電壓從零開始連續(xù)變化.顯然滑動變阻器采用分壓接法才能滿足要求.
在兩種接法都能滿足的情況下，應(yīng)采用限流接法.因為分壓接法比限流接法多接通一條支路(圖1中的a，P)，如果使用相同的變阻器在達到相同要求時，分壓接法消耗的電功率總比限流接法大些，這部分浪費的電功率應(yīng)越小越理想.
滑動變阻器兩種連接方式的選擇原則（來自09）
滑動變阻器是電學(xué)實驗中用的器材,它在電路中的連接式是中學(xué)物理實驗教學(xué)的難點也是歷年高考的一個重要考點滑動變阻器在電路中的連接方有兩種,一種是限流式接法(如1a),另一種是分壓式接法(如1b)。下面我們對滑動變阻器兩種連接方式進行分析。
1 兩種連接方式的區(qū)別
假設(shè)AB兩端電壓為U
(1)消耗的功率不同
限流式電路消耗的功率為
分壓式電路消耗的功率為
因為,所以,因此,即限流式電路節(jié)約電能。
(2)用電器分得電壓變化范圍不同
限流式電路用電器分得電壓的變化范圍為。可見用電器分得電壓變化范圍較小,且不能從零開始變化。分壓式電路用電器分得電壓的變化范圍為。可見用電器分得電壓變化范圍較大,且可從零開始變化。
2 兩種連接方式的選擇原則
(1)節(jié)能優(yōu)先的原則
在實驗中,如果碰到滑動變阻器以限流方式或分壓方式連接成電路均可的情況時,因為限流方式比分壓方式節(jié)能,應(yīng)先考慮限流方式。
例如在高二學(xué)生實驗“測金屬的電阻率”中,待測金屬絲的電阻大約為,所提供的滑動變阻器電阻為,待測電阻小于滑動變阻器的電阻,采用限流或分壓兩種方式的電路對通過的電流均有明顯的控制作用因此,兩種連接方式連入電路均可。但是,前面分析過,限流方式比分壓方式更節(jié)能,所以應(yīng)優(yōu)先考慮限流方式。只有當(dāng)被測電阻遠大于滑動變阻器電阻時,即使滑動變阻器滑動觸頭從一端滑至另一端,兩端電壓和流入的電流變化仍極小,滑動變阻器的限流作用不明顯,這時滑動變阻器只能采用分壓式接法。
(2)保護用電器的原則
物理實驗首先要保證電路中各種用電器的安全,當(dāng)題目所提供的儀器,如電表量程或電阻的最大允許值不夠時,限流式接法不能保證電路中各種器件的安全
工作,此時應(yīng)該采用分壓式接法?，F(xiàn)以1997年高考題為例進行分析。
[例1]某電壓表的內(nèi)阻在之間,現(xiàn)要測量其內(nèi)阻,實驗室提供下列可選用的器材:待測電壓表V(量程3V),電流表 (量程200μA),電流表(量程5mA),電流表 (量程),滑動變阻器R(最大阻值1),電源E(電動勢4V),電鍵K,為了盡量減小誤差,要求測多組數(shù)據(jù)。試畫出符合要求的實驗電路圖。本題如果采用限流式接法,被測電壓表與滑動變阻器串聯(lián),加在電壓表上的最小電壓為,已超過電壓表的量程,將損壞電表,故應(yīng)該采用分壓式接法。
(3)適用性原則
如果題目對實驗有特殊要求,則應(yīng)在保證用電器安全的前提下,按照題目的要求選擇合適的連接方式。現(xiàn)以1993年高考題為例進行分析。
[例2]將量程為100μA的電
流表改裝成量程為1mA的電流表,并用一標(biāo)準(zhǔn)電流表與改裝后的電流表串聯(lián),對它進行校準(zhǔn)(核對),改裝及校準(zhǔn)所用器材的實物圖(略)(其中標(biāo)準(zhǔn)電流表事先已與一固定電阻串聯(lián),以防燒表),校準(zhǔn)時要求通過電流表的電流能從0連續(xù)調(diào)到1mA,試按實驗要求在所給的實物圖上連線。
本題要求校準(zhǔn)時通過電流表的電流能從0連續(xù)調(diào)到1mA,此時滑動變阻器只能采用分壓式接法。
又如在實驗中為了測定一個小電珠在不同電壓下的功率,測量時要求小電珠兩端的電壓從零開始連續(xù)調(diào)節(jié),此時滑動變阻器也只能采用分壓式接法。
滑動變阻器調(diào)節(jié)特性的實驗研究(來自10)
滑動變阻器在實驗中起限流、分壓的作用,常用的方法有兩種:限流電路(如圖1a)、分壓電路(如圖1b),兩種接法都能調(diào)節(jié)負載電阻兩端的電壓(即輸出電壓)。那么,兩種接法對輸出電壓的調(diào)節(jié)是否存在差異呢?不妨對此進行實驗研究。
圖1
實驗器材:、滑動變阻器,電阻箱,伏特表,3V電池,電鍵。
1 輸出電壓與滑動距離的關(guān)系
(1)限流電路
自A端滑動端向B端移動,根據(jù)歐姆定律可得輸出電壓
為使問題研究方便,不計電源內(nèi)阻r,則
(式中,∝X。X的變化范圍),可。
當(dāng)時,即滑動端處于A端,
當(dāng)時,即滑動端處于B端,。
對應(yīng)的輸出電壓與滑動距離的關(guān)系曲線如圖2a所示。
(2)分壓電路
自A端滑動端向B端移動,根據(jù)歐姆定律可得輸
出電壓
為使問題研究方便,不計電源內(nèi)阻r,則
可見。
當(dāng)時,滑動端處于A端,。
當(dāng)時,滑動端處于B端, ,
對應(yīng)的輸出電壓與滑動距離的關(guān)系曲線如圖3a
所示。
實驗結(jié)果如表1:取
實驗曲線如圖3b①所示。同樣,從理論曲線與實驗曲線的對比,可見實驗曲線低于理論曲線,顯然也是由電源內(nèi)阻影響所致。
2 負載電阻對曲線的影響
根據(jù)前面的公式,可以發(fā)現(xiàn)曲線隨著負載電阻R的增大而逐漸上移,當(dāng)R很大時,曲線趨向于一條直線。
(1)理論分析
①限流電路。忽略電源內(nèi)阻,根據(jù)公式
當(dāng)時,則,;,。
當(dāng)時,則,;,。
當(dāng)時,則,;,。
對應(yīng)的曲線是一條的水平直線。如圖2a所示。
②分壓電路。忽略電源內(nèi)阻,根據(jù)公式
當(dāng)時,則,;,。
當(dāng)時,則,;,。
當(dāng)時,則,;,;,。對應(yīng)的曲線是一條過0點的傾斜直線,如圖3a所示。
(2)實驗分析
①限流電路。負載電阻阻值R分別取、、、,對應(yīng)的曲線如圖2b中②、③、④、⑤、⑥所示。
②分壓電路。負載電阻阻值R分別取、、、、,對應(yīng)的曲線如圖3b中②、③、④、⑤、⑥所示。
理論及實驗分析都說明了負載電阻的取值對曲線有顯著的影響,輸出電壓的大小、調(diào)節(jié)范圍以及調(diào)節(jié)性能隨負載電阻R的變化而變化。
對于限流電路,根據(jù)曲線可知:
時,輸出電壓有最小值,;時, ,電壓調(diào)節(jié)范圍為。
b負載電阻R的值越大,輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍越小,但電壓的調(diào)節(jié)性能越好。然而,當(dāng)負載電阻R遠大于變阻器滿值電阻時(),曲線趨于一條水平直線,這時,完全失去了變阻器調(diào)節(jié)電壓的作用。
c負載電阻R的值越小,輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍越大,但電壓的調(diào)節(jié)性能變差。
在負載電阻R確定后,根據(jù)限流電路曲線,可按選擇滑動變阻器。這樣,可兼顧輸出電壓調(diào)節(jié)范圍較大且調(diào)節(jié)線性變化性能較好。
對于分壓電路,根據(jù)曲線可知:
時,;時, ,輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為。
b負載電阻R的阻值越大,電壓調(diào)節(jié)的線性變化性能越好。當(dāng)負載電阻R遠大于變阻器滿值電阻時,曲線為過原點的一條傾斜直線,對電壓可實行全程的線性調(diào)節(jié)。
一般在負載電阻R確定后,可根據(jù)分壓電路的曲線,按選取滑動變阻器。
選取變阻器時,除了考慮阻值外,還應(yīng)考慮其額定電流,以免損壞變阻器或不能滿足電路的需要。
3 電源內(nèi)阻對曲線的影響
從實驗曲線可以明顯看出,電源內(nèi)阻r對曲線有一定的影響。對于限流電路輸出電路的最小值略有影響,但不大,可以忽略;而對分壓電路輸出電壓的初始值則無影響。無論是限流電路還是分壓電路,電源內(nèi)阻對輸出電壓的最大值都有影響,且負載電阻R的值越小,影響越大,即電壓最大值隨負載電阻R值的減小而減小。其原因是:負載電阻較大時,回路總電阻較大,總電流則較小,電源內(nèi)阻上承擔(dān)的壓降較小;而負載電阻較小時,回路總電阻較小,總電流則較大,電源內(nèi)阻上承擔(dān)的壓降較大,從而導(dǎo)致整個曲線下降。因而,負載電阻較小時,電源內(nèi)阻對輸出電壓的影響較為明顯,減小了輸出電壓和調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)負載電阻一定時,電源內(nèi)阻r的值越大,輸出電壓越小。因而電源內(nèi)阻越小越好。
總之,滑動變阻器在實驗中的選取與接法,應(yīng)根據(jù)負載電阻的大小、電壓調(diào)節(jié)范圍及調(diào)節(jié)性能等要求綜合考慮而定。