小明在欣赏圣诞树上的小彩灯时发现,各小彩灯的连接方式为串联,当其中一只灯丝熔断,其他彩灯却仍能发光,如图甲,这是为什么呢?他仔细观察灯泡的构造如图乙,查阅得知细金属丝表面涂有绝缘物质;取一只完好的彩灯,按图丙电路进行实验,电源电压为7.5V,数据及现象记录如下表:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压(V) | 0.3 | 1 | 2 | 4 | 6 | 7.5 |
电流(A) | 0.06 | 0.10 | 0.12 | | 0.20 | |
彩灯亮度 | 不发红 | 弱光 | 较亮 | 亮 | 很亮 | 灯丝烧断 |
请依据上述信息完成以下问题:
(1)第4次实验电流表示数如图丁,其读数为______安;
(2)从数据中发现,通过彩灯的电流与电压不成正比,其原因是______;
(3)能证实灯丝支架与细金属丝之间有绝缘物质的实验现象是______;
(4)请依据彩灯结构及实验现象,推测彩灯串中一只灯丝熔断其他彩灯却仍能发光的原因是______.
答案:
分析:(1)电流表的正确读数:首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数.
(2)灯丝的电阻随温度的升高而增大,灯泡越亮,温度越高,电阻越大.
(3)灯丝支架和细金属丝之间绝缘,电路是断路,电压表串联在电路中,其他的元件相当于导线,电压表的示数等于电源电压.
(4)各小彩灯的连接方式为串联,当其中一只灯丝熔断,其他彩灯却仍能发光,可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿.
解答:解:(1)由图中的数据知,2V电压下电流是0.12A,6V电压下电流是0.20A,所以4V电压下电流在0.12A~0.20A之间,电流表使用的是0~0.6A,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,示数是0.18A.
(2)根据R=得出的1--6次实验的电阻:
实验次数 1 2 3 4 5
电压(V) 0.3 1 2 4 6
电流(A) 0.06 0.10 0.12 0.18 0.20
电阻(Ω) 5 10 16.7 22.2 30
彩灯亮度 不发红 弱光 较亮 亮 很亮
可以看出灯泡越来越亮,灯丝温度越来越高,电阻越来越大.所以电流跟电压不成正比.
(3)电压表并联在灯泡的两端,电压表的示数等于电源电压,说明电压表并联的部分是断路,能证实灯丝支架与细金属丝之间有绝缘物质.
(4)各小彩灯的连接方式为串联,当其中一只灯丝熔断,其他彩灯却仍能发光,可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿,电路形成通路.
故答案为:(1)0.18;
(2)彩灯电阻随温度的升高而增大;
(3)第6次实验时灯丝两端电压等于电源电压;
(4)在220伏(较高电压)下,细金属丝表面的绝缘层被击穿.