小明家新买了一条标有“220V,50W”的电热毯,他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值,于是连接了下图所示的电路,其中R为待测电热毯的电阻,电源两端的电压为6V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω.但是,小明在测量过程中发现,无论怎样调整滑动变阻器,电表的示数都几乎没有变化,且查得各元件完好,电路连接无误.请分析产生这一现象的原因是什么?如果仍然使用这些器材,怎样连接电路才能有效地改变电热毯两端的电压?在小明电路图的右侧画出你的电路图.
解析:出现这种现象的原因是滑动变阻器相对电热器电阻丝的电阻太小。下面具体分析
电热器的电阻:
R=
U2
=
(220V)2
=968Ω
P
50W
电压表示数最大为6V,最小时,滑动变阻器调到最大20Ω,根据串联电压分压原理,此时电压表的示数为:
U’=
RU
968Ω×6V
=5.88V
R+Rp
968Ω+20Ω
可见其电压变化的范围是:6V~5.88V,几乎不变。
有效解决题中问题的方法是使待测电阻与滑动变阻器滑片右侧并联。具体设计电路如下图。
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