《欧姆定律应用之五种极值范围问题》

欧姆定律应用之五种极值范围问题一、要点解读1.极值范围问题：这类问题，又称电路安全问题。在电路中，需要保护用电器和电表两类元件的安全。用电器安全：灯泡L1标有“6V0.5A”，意思是说：两端电压不能超过6V，电流不能超过0.5A；滑动变阻器标有“20Ω1A”，意思是说：允许流过的电流不能超过1A。电表安全：电流表和电压表均不能超过量程最大值。2.解题原则：保护弱小。此电路中允许的最大电流：Imax=0.5A3.三种范围：求解范围，即求解电路中允许的最大值和最小值，一般初学者宜先从电流的最大值和最小值出发！二、常考题型1.串联电路A.电压表并滑变如图所示，电源电压为6V，电压表量程0~3V，电流表量程0~0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω1A”，小灯泡L上标有“5V0.5A”的字样（灯丝阻值不变），在保证电路安全下，移动滑片，则电流表示数变化范围__________，电压表示数范围___________，滑动变阻器接入阻值范围__________。解析：题目中可能只要求一种范围。为了保证思路的连贯性，解答这类题目初期宜将这三种范围都求出来，且这三种范围间存在着对应关系。先这样写出来：Imax=0.5A—→—→Umin=0.5A×2Ω=1V—→—→Umax=3V答案：0.3~0.5A；1~3V；2~10Ω。警醒：这种情况先确定最大电流为0.5A（保护弱小），电阻最小，滑变分压最小，均安全。当电流最小时，滑变电阻最大，分压最大（一般滑变移不到最大，电压表就已达最大值了）。所以，可以先确定电压表最大值，即量程最大值，再利用用电器（灯泡）计算。解题技巧：电压表并滑变时，根据条件先确定Imax和Umax，再求其它！B.电压表并定值电阻（灯泡）如图所示，电源电压为6V，小灯泡上标有“5V0.5A”字样（灯泡电阻不变），滑动变阻器上标有“20Ω1A”，电流表量程0~0.6A，电压表量程0~3V，在保证电路安全下，移动滑变的滑片，电流表示数变化范围__________，电压表示数范围___________，滑动变阻器允许接入阻值范围__________。解析：—→—→Umax=3V—→—→Umin=0.2A×10Ω=2V答案：0.2~0.3A；2~3V；10~20Ω。警醒：这种情况，当电流最大时，电阻最小，电压表示数最大，可以先确定最大电压（比一比灯泡规格和电压表）。当电阻越大时，电流越小，电压也越小，都安全。所以，滑变可以调到最大值。解题技巧：电压表并定值电阻或灯泡时，根据条件先确定Umax和Rmax！若灯泡规格为“2.5V0.5A”，则Umax=2.5V。C.题目中给出灯泡UI图像如图所示，电源电压为5V，小灯泡L上标有“4V0.5A”字样，电流表量程0~0.6A，电压表量程0~3V，滑动变阻器上标有“20Ω1A”，移动滑变的滑片，小灯泡的UI图像如图所示，在保证电路安全下，滑动变阻器接入的阻值范围__________。解析：—→—→Umin=0.5AΩ×2Ω=1VUmax=3V—→灯泡分得：3V－1V=2V由图得电流：Imin=0.4A—→所以滑变范围：2~7.5Ω答案：2~7.5Ω。2.并联电路如图所示，电源电压为6V，灯泡上标有“6V0.5A”的字样，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，电流表的量程为0~0.6A，在保证电路安全下，滑动变阻器接入的阻值范围___________，电路中总电流的变化范围__________。调节P，灯泡所在支路电流不变，IL=0.5A，由题意得，滑变所在支路最大电流为0.6A（保护弱小），则电路总电流：Imax=0.5A+0.6A=1.1A此时，滑变：当滑变最大小，滑变支路电流最小：电路总电流：Imin=0.5A+0.3A=0.8A3.动态型（可串可并）如图所示，电源电压为5V，小灯泡上标有“5V0.5A”的字样（灯丝阻值不变），滑动变阻器上标有“20Ω1A”的字样，定值电阻R0=5Ω，已知电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V，任意闭合开关并移动滑片P，在保证电路安全下，电路中电流的取值范围__________。解析：开关全闭合时，RP短路，R0与L并联，此时R总最小，电流最大，，RL>R