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1、例析小灯泡的亮暗变化问题山东省诸城市枳沟初中(262202)刘欣 苏光玲分析与比较小灯泡的亮暗变化是初中物理中的难点之一,中考对此多有考 查,要突破这个难点,首先应该明确决定小灯泡亮暗的因素是什么?电流流过小灯泡灯丝时,电流做功,电能转化为内能,灯泡的灯丝的温度 升高达到白炽状态而发光。小灯泡发光时灯丝的电阻可看做是一定的,因此, 小灯泡两端的电压越高,通过的电流也越大,实际功率就越大,小灯泡就越亮.反 之,小灯泡越暗。如果加在小灯泡两端的实际电压等于它的额定电压,小灯泡正常发光,此 时小灯泡的实际功率等于它的额定功率;如果加在小灯泡两端的实际电压略高 于它的额定电压,小灯泡就变亮,此时小灯泡
2、的实际功率大于它的额定功率; 如果加在小灯泡两端的实际电压低于它的额定电压,小灯泡就变暗,此时小灯 泡的实际功率小于它的额定功率。由此看来,决定小灯泡亮暗的因素是电功率, 是实际功率而不是额定功率。电功率的计算公式是P = UI,欧姆定律的表达式是I = U,两者结合可得:U 2P =或P = 12R。在小灯泡亮暗的分析与比较中应灵活运用这四个公式,同时考虑某些恒量,如小灯泡发光时灯丝的电阻,电源的电压等。本文从就一些 常见问题从下三方面进行归类例析。一、滑动变阻器阻值改变引起的小灯泡亮暗变化问题例1如图1所示,电源的电压恒定不变,小灯泡L与滑动变阻器串联, 闭合开关S,当滑片P向滑动变阻器的
3、a端滑动时,小灯泡的亮暗有何变化? 当滑片P向b端滑动时,小灯泡的亮暗有何变化?解析 当开关S闭合,滑片P向a端滑动时,滑动变阻器接入电阻Rap减小, 总电阻(R总=Rl + Rap )随着减小,又因为电源的电压恒定不变,由公式I = U 得,电路中的电流I变大,灯泡L的电阻一定,由公式P = 12R可知灯泡L的 实际功率变大,因此小灯泡变亮。反之,当滑片P向b端滑动时,灯L变暗。例2如图2所示,电源的电压恒定不变,小灯泡L与滑动变阻器并联,闭 合开关S,当滑片P向a端滑动时,小灯泡的亮暗有何变化?当滑片P向b端 滑动时,小灯泡的亮暗有何变化?图2解析 当开关S闭合时,不管滑动变阻器的滑片P向
4、哪端滑动,灯泡L两 端的电压始终等于电源的电压而保持不变,灯丝的电阻始终不变,由公式U 2 P -前可得P实不变,所以小灯泡的亮度不变。例3如图3所示,电源的电压恒定不变,三个小灯泡混联,闭合开关S, 当滑片P向a端滑动时,小灯泡L1、L2、L3的亮暗有何变化?当滑片P向b端 滑动时,小灯泡L1、L2、L3的亮暗有何变化?图3 S解析 当开关S闭合,滑片P向a滑动时,连入电路的电阻R减小,Rap 与L3串联后的电阻R串减小,由于L2的电阻不变,所以人串与L2并联后的电阻 R并减小,人并与L1串联后总电阻R总减小,由于电源的电压不变,总电流I总变 大,所以小灯泡L1变亮;由于电流I总变大,所以小
5、灯泡L1的电压U1变大,小 灯泡L2两端的电压U2就变小,所以小灯泡L2变暗;小灯泡L2两端的电压U2变小,经过L2的电流12变小,那么经过L3的电流13就变大,小灯泡L3变亮。反之,当滑片P向b滑动时,L1变暗,L2变亮,L3变暗。经过以上分析可以得出:串联时,连入电路的电阻增大(或减小),小灯 泡就变暗(或变亮);并联时,连入电路的电阻增大(或减小),小灯泡的亮 度不变;混联时,如果连入电路的电阻增大(或减小),与滑动变阻器串联或“间接串联”(如例3中的L1可认为与滑动变阻器间接串联)的小灯泡就变暗(或变亮),与滑动变阻器并联或“间接并联”(如例3中的L2可认为与滑动 变阻器间接并联)的小
6、灯泡就变亮(或变暗)。二、开关断开或闭合引起的小灯泡亮暗变化问题例4如图4所示,当开关号闭合,开关S2由断开到闭合时,小灯泡L1、l2的亮暗有何变化?当开关S1闭合,开关S2由闭合到断开时又如何呢?S2图4解析 当开关S1闭合,开关S2由断开到闭合时,小灯泡L2被短路,L2由亮变灭.此时电源的电压全部加在小灯泡L1上,小灯泡L1两端的实际电压增加,U2,而其阻值不变,由公式P 得/3实变大,所以小灯泡L1变亮。反之,当开关S1闭合,开关S 2由闭合到断开时,L1变暗,L2变亮.。例5如图5所示,当开关S1闭合,开关S2由断开到闭合时,小灯泡L1、L2、L3的亮暗有何变化?当开关S1闭合,开关S
7、2由闭合到断开时又如何 呢?图5解析当开关S闭合,开关S2由断开到闭合时,小灯泡L3由灭到亮;此时 小灯泡L3与小灯泡L2并联,并联后的总电阻R并比L2的电阻小,人并与L1串联后的总电阻R总减小,由于电源的电压不变,电路中的总电流I总增大,小灯 总、总、泡L1变亮;由于电路中的总电流I总增大,小灯泡L1两端的电压增大,所以小灯泡L2两端的电压U2减小,小灯泡L2变暗。反之,当开关S1闭合,开关S 2由闭合到断开时,L1变暗,L2变亮,L3熄 灭。经过以上分析可以得出:如果开关与小灯泡串联或“间接串联”,通就变 亮,断就不亮(或变暗);如果开关与小灯泡并联或“间接并联”,通就不亮 (或变暗),断
8、就变亮。三、两只小灯泡亮暗的比较问题例6如图6所示,小灯泡L1上标有“ 12V 10W”、L2上标有“12V 4W”,串联在12V的稳压电源上,比较两灯的亮暗情况。Li Ls图6u 2解析由尸额=受,U额广U额2,尸额1P额2,可以得到RR2,又因为I1 = I2,由p = 12 R可得户实P实2,因此,小灯泡乙2较亮。例7如图7所示,小灯泡L上标有“ 12V 10W”、 L2上标有 “12V 4W”,并联接在12V的稳压电源上,比较两灯的亮暗情况。U 2解析由尸额=二额,U额1 - U额2,尸额1尸额2,可以得到R 0,又因为LU 2和L2两端的实际电压相等,由P =号可得住住2,因此,小灯泡上较亮。经过以
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