Question

7．家新同學買了一條100W的電熱毯，他想用電流表和電壓表測量電熱毯的電阻值，于是連接了如圖所示的實驗電路．其中電源兩端的電壓為6V，R_x為電熱毯的電阻值，滑動變阻器的最大阻值為20Ω．但實驗過程中，他發(fā)現(xiàn)，不論怎樣調(diào)整滑動變阻器觸頭P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生變化，但查得電路各處均連接無誤．問題到底出在哪里呢？請你分析一下產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，在不更換實驗器材的前提下，應怎樣連接電路，才能在觸頭P滑動過程中，有效地改變電熱毯兩端的電壓值．
提示：可在原圖中改動．

Answer 1

分析 （1）在電路連接正確的情況下，對電路進行有關(guān)計算．
當滑片在a端時，電熱毯直接與電源連接，其兩端電壓U_x即為電源電壓．也就是U_x=6V；
當滑片在b端時，電熱毯與電阻R串聯(lián)，電熱毯與電阻兩端電壓之和為電源電壓．
（2）若R_x＞＞R，則電熱毯兩端電壓U_x遠大于變阻器R兩端電壓U_R，即U_x≈U．因此會發(fā)生無論如何調(diào)整滑片的位置，電熱毯兩端電壓幾乎不變的現(xiàn)象．可見，不論怎樣調(diào)整滑動變阻器觸頭P的位置，電壓表的示數(shù)幾乎不發(fā)生變化，是由于電熱毯的電阻遠大于變阻器總電阻的原因．

解答 解：
由圖知，R_x與R串聯(lián)，因為串聯(lián)電路是根據(jù)電阻的比值起分壓作用，當電壓表的示數(shù)幾乎不變時，說明電熱毯的電阻遠遠大于滑動變阻器的最大阻值；
在不改變實驗器材的情況下，可以將電路連接成如圖所示的連接方式．
，
即在原電路圖所示的電路中，從滑動變阻器的b端向電源負極連接一根導線bc．
這樣，當P在a端時，Ux=6V；P在b端時電熱毯被導線bc短路，Ux=0．從而實現(xiàn)了電熱毯上的電壓值由0V到6V的大范圍變化．
答：原因是電熱毯的電阻值遠大于滑動變阻器的電阻值；電路圖見上圖．

點評 串聯(lián)電路導體兩端電壓與其阻值成正比，當兩電阻阻值相差特別大時，電阻大的導體兩端電壓就接近于電源電壓．