[例9]有一种家用小型彩灯串,由44只小灯泡串联而成接在220V的电源上。①每个小灯泡两端的电压为多少?
②人接触任意一个小灯泡是否都安全,为什么?
③使用中由于某一小灯泡被烧坏而使全部小灯都熄灭了,因为彩灯上涂有颜色,致使无法看清是哪一只小灯泡的灯丝被烧断。现给你一只电压表,你如何查找故障所在?若手头只有一只相同规格的小灯泡,又应如何查找故障所在?
分析与解答:
(1)据串联电路的电压特点,则有:
(U0为各盏灯的电压)
(2)对于人体的安全电压U安全≤36V,设人体接触第n’盏灯分得电压为:
U’=U-U安全=220-36=184(V) n’=U’/U0=184/5=37盏
人可接触的灯数为n”=n-n’=44-37=7盏。
即人体可接触第38~44盏灯是安全的。
(3)①方法一:用电压表逐一测每个小灯泡两端的电压,当电压表示数为220V时,表明此时电压表所测的灯泡已烧坏。
方法二:将电压表的一条线接在电源线上。另一条线依次接触灯泡的各接线点。当电压表示数由0到220V(或220V到0)发生突变时,则电压表接线前后触及的两点之间的小灯泡为烧断的那只。
②若只有一只相同的小灯泡时,可接通电源,将这一只灯泡依次与电路中的各小灯泡并联,当这彩灯串发光时,说明此时被并联的灯泡便是断丝的灯泡。
分析与解答:(1)将甲处始端断开,乙处终端亦将负载电阻撤除,并在终端处接上直流稳压电源(输出电压为U伏特),将电流表串联在电路中测得电流强度为I,设通迅线路损坏处的接触电阻为R,L’为损坏处离甲处始终的距离(如图1)则有:] ①
(2)终端(乙处)断开,在甲处始端接上直流稳压电源(输出电压为U伏特),将电流表串联在电路中测得电流强度为I2(如图)
则有U=I2(2L’r+R) ②
解①和②可得:
(3)若油箱内油面最高为1.20m,最低为0.20m,应在电流表上何处刻上最大及最小油量值?若油箱的横截面积为2.0m2,这两个油量值分别是多少?
(4)当油箱内油量值为1.4m3时,滑动变阻器的滑片P恰在中点,则这一油量值应对应电流表刻度的何处?
分析与解答:(1)
(2) 所以
则滑动变阻器的阻值变化范围为0~1000Ω
(3)油箱内油面最高处应对应电流表的0.6A,最低处应对应电流表的0.1A。因为油箱的横截面积为2.0m2,所以最大油量值为1.2m×2m2=2.4m3
(4)因为滑片P在中点,所以R中=500Ω,此时电流。即在0.17A处刻上1.4m3
分析与解答:①R1应在远大于发热板的等效电阻
②因为R1与红灯只起指示作用。消耗的电功率远小于发热板的功率。两者又是并联接入电路。电压相同。所以R1应该远大于发热板的等效电阻。
③水的沸腾温度为100℃,烧水时,水温不会达到103℃。所以自动断电功能不起作用。