以下是某班开展“制作模拟调光灯”综合实践活动的片段.根据题意回答有关问题.
实验器材:学生电源(电压限取6V档)、规格为“2.5V??0.25A”的小灯泡、规格为“20Ω? 2A”的滑动变阻器、开关和若干导线,另有各种规格的定值电阻可供任意选用(均标注电阻值和允许通过的最大电流值).
制作要求:亮度可连续调节;在调光的整个过程中,灯两端的电压不超过2.5V.
活动过程:
(1)计算出小灯泡正常发光时的电阻为______.
(2)小欢同学按图甲设计了电路.不少同学认为该调光灯电路不符合制作要求.请你指出不符合要求之处:______.
(3)小林同学认为:可在小欢的电路中再串联一只规格合适的定值电阻R0(图乙)就能符合要求.请你根据题意和有关计算,确定R0的规格.
(4)还有同学提出另一种改进方案:如果不串联定值电阻,可以在滑动变阻器的适当位置上做标记(或加一个限位装置)限制它的调节范围,也能符合要求.请你说明,还需增加什么电学器材,这个改进方案才能实施;并说明,如何运用增加电学器材来达到你的目的.
网友回答
解:(1)由欧姆定律可得:
灯泡的电阻:R===10Ω;
(2)由图可知,滑动变阻器与灯泡串联,要使灯泡正常工作,灯泡两端的电压最大不得超过2.5V,则滑动变阻器应分压至少为6V-2.5V=3.5V;
则滑动变阻器接入电阻至少为 =14Ω;即滑动变阻器接入电阻只能在14Ω~20Ω范围内调节,即滑动变阻器滑片不能随意向右移,否则灯泡两端的电压会超过2.5V.
(3)R0中允许通过的电流为:I0=IL=0.25A,
U0=U-UL=6V-2.5V=3.5V,
;
故R0的阻值为14Ω,允许通过的最大电流不小于0.25A;
(4)为了保证灯泡不超过2.5V,则随时观察灯泡两端的电压,故需要电压表;
在实验过程中,将电压表并联在灯泡两端,在调光过程中,观察到电压表的示数为2.5V时,在变阻器上做标记或安装限位装置,以限定滑动变阻器的移动范围.
故