1、电路安全与电路元件的阻值范围一、电路安全技巧1.为了元件安全，串联电路中应选择最小的安全电流串小流例1.不损坏电学元件情况下，求电源电压的最大值。解：为了元件安全，最大电流I=0.8AU总=IR总=0.8A（20+40）=48V U总max=48V技巧2.为了元件安全，并联电路中应选择最小的安全电压并小压例2.不损坏电学元件情况下，求电源电压的最大值以及总电流。解：U=IR= 1A20= 20VU2=I2R2= 0.8A40= 32V R1、R2并联，U1=U2=U总为了元件的安全，电源电压取20V ，总电流：I总=I1+I2=1A+0.5A=1.5A例3.灯泡铭牌标有“4. 8V 0. 3A
2、”，电源电压为6V，为使灯泡正常发光，需串联多大电阻。解：UR=6V4.8V=1.2V，I=0.3A例4.上题中，若串联的是最大阻值为20的滑动变阻器，求：滑动变阻器的变化范围。解：（1）当滑片P向左移，R滑，电流I电路中的最大电流I = 0.3.A滑动变阻器的电压U滑=U总U灯=6V4.8V =1.2V此时：滑动变阻器有最小电阻：（2）当滑片P向右移，R滑， 电流I，灯泡不被损坏此时：滑动变阻器有最大电阻：R滑max=20综上所述：滑动变阻器的阻值变化范围：420二、滑动变阻器的变化范围问题1.电压表并联在定值电阻两端例5.已知：定值电阻R1=6，滑动变用器最大阻值是50，电流表量程是00.
3、6A，电压表量程是03V，为保护电表及电路元件，求：滑动变阻器的阻值变化范围。解：（1）当滑片P向左移，R2，电流I，电路中的最大电流I=0.6AU1=IR1=0.6A6=3.6V 3V 当I=0.6A时，电压表已烧坏电压表最大示数为U1=3VR2电压：U2=U总U1=8V3V=5V此时：电路中的电流： R2的最小阻值：（2）当滑片P向右移，R2，电流I，电流表不致被损坏此时：滑动变阻器有最大电阻：R滑max=50综上所述：滑动变阻器的阻值变化范围：10 502.电压表并联在滑动变阻器两端例6.已知：定值电阻R1=10，滑动变阻器最大阻值是50，电源电压为12V，电流表量程是00.6A，电压表
4、量程是015V，为保护电表及电路元件。求：滑动变阻器的阻值变化范围。解：（1）当滑片P向左移，R2，电流I，电流表示数变大由“串联分压”可知：R2两端电压U2，电压表示数变小电路中的最大电流I=0.6A，U1=IR1= 0.6A10= 6VU2=U总U1=12V6V =6V（2）当滑片P向右移，R2，电流I，即：电流表示数变小由“串联分压”可知：R2两端电压U2 电压表最大示数15V大于电源的电压12V R2max= 50综上所述：滑动变阻器的阻值变化范围：10503.滑动变阻器与定值电阻并联例7.已知：定值电阻R2=3.6，滑动变阻器最大阻值是50，电源电压为9V，A1及A2电流表量程是03
5、A，为保护电表及电路元件，求：滑动变阻器的阻值变化范围。解：（1）当滑片向左移，R1，R2是定值电阻 R总，根据欧姆定律可知：电流I总，即：A1电流表示数变大图中R1、R2并联，U1=U2=U总=9V滑片移动过程中，R2阻值不变，流过R2的电流I2不变，即：A2电流表示数不变干路中电流最大：I总=3A流过R2的电流： I1=I总I2=3A2.5A=0.5A此时滑动变阻器最小阻值：（2）当滑片P向右移，R1，R总，电流I总，即：A1示数变小 R1max=50综上所述：滑动变阻器的阻值变化范围：18 50。三、不同电学元件的取值范围问题例8.如图所示电路中， 电源电压为4.5V，滑动变阻器的规格为
6、“30 1A”，以下是小丽的一些操作步骤：（1）将际值为10的定体电阻R1换入电路，将滑动变阻器滑片移到最右端，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为2.0V 时，读出电流表示数并记录；（2）斯开开关， 拆下R1，接上阻值为20的定值电阻R2，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.0V，读出电流表示数并记录；（3）断开开关，拆下R2，接上阻值为30的定值电阻R3，重复步骤的操作。此时小丽发现无论如何移动滑变阻器的滑片，都无法使定值电阻两端电压达到2.0V，经检查电路完好，为顺利完成实验，请写出可行的措施：_。【试题解析】（1）当接上阻值为10的定值电阻R1，为保证R1两端电压不变，根据串联电路分
7、压原理，得出滑动变阻器的阻值R滑=12.5，此实验可正常进行。（2）同理可求，当定值电阻R2=20时，滑动变阻器的阻值R滑=25；当定值电阻R3=30时，滑动变阻器的阻值R滑=37.5，而滑动变阻器最大阻值只有30，无论如何移动滑片，都无法使定值电阻两端电压达到2V，即：若想完成实验，滑动变阻器的最大阻值至少为37.5。当R1=10、R2=20时，滑动变阻器阻值分别为12.5、25，实验可顺利进行；当R3=30时，滑动变阻器的最大阻值若仍为30不变，定值电阻分得的电压将超过2V，而滑动变阻器却无法分去多余的电压，由串联电路分压原理，U滑=2V，电源电压U=4V，所以，要想完成实验，若保持滑动变
8、阻器的最大阻值为30不变，只需要让电源电压减小为4V即可。（3）若滑动变阻器的最大阻值和电源电压都不变，由串联电路分压原理，Ux=2.25V。当控制定值电阻两端的电压至少为2.25V时，可使本实验顺利进行。所以，为顺利完成实验：可增大滑动变阻器的最大阻值至少为37.5，或降低电源电压为4V，或增大定值电阻两端的电压至少为2.25V。以上过程分析，涉及到滑动变阻器、电源电压、定值电阻等电学元件有关不同物理量的取值范围，该问题在历年中考试题中均会出现，依据本题，结合中考试题中出现的类似问题，归纳出以下四条，进行分析研究：（1）其他条件不变，为完成第三次实验，求：滑动变阻器最大阻值；（2）其他条件不
9、变，为完成多次实验，求：定值电阻的取值范围；（3）其他条件不变，为完成三次实验，求：定值电阻两端控制不变的电压取值范围；（4）其他条件不变，为完成三次实验，求：电源电压取值范围.【拓展分析】对（1） 的解答分析：由于前文已分析过，不再多赘述。对（2）的解答分析：当定值电阻选取最小值时，电路中的电流最大，为电流表的最大量程0.6A，而题中需控制定值电阻两端电压为2V不变，当定值电阻选取最大值时，若其他条件不变，由串联电路分压原理，得到：Rx大= 24所以：定值电阻的取值范围：3.324。对（3） 的解答分析：定值电阻两端的电压为什么会不同?实质上是滑动变阻器阻值的变化引起其两端电压变化，而电源电
10、压不变，导致定值电阻所分配到电压也发生改变。当滑动变阻器阻值最大时，分得的电压也最大，定值电阻分得的电压就最小，由串联电路分压原理，Ux小=2.25V。当滑动变阻器阻值最小时，分得的电压也最小，该定值电阻分得的电压最大为电源电压。所以：定值电阻两端控制不变的电压取值范围：2.25V4.5V。对（4）的解答分析：当滑动变阻器最小阻值为0，其两端的电压也最小为0，要使定值电阻两端的电压为2V不变，电源电压等于定值电阻两端电压。如下图中的等效电路：当定值电阻Rx先后更换10、20、30后，定值电阻两端的电压就会变大，电压表示数也变大而该实验却始终控制电压表示数为2V不变，在逐次更换定值电阻后，为了不断降低定值电阻两端的电压，不得不一次次将滑动变阻器阻值变大，所以当定值电阻最大为30时，为使其电压为2V不变，滑动变阻器最大可调至30由串联电路分压原理，电源电压：U = 4V所以：电源电压取值范围：2V4V
