電燈為什么變亮了？

實驗桌上放著一個盒子，盒面上裝有兩只相同的小燈泡L₁、L₂和一只開關S，其電路的連接在盒內，無法看到，如圖1所示。當閉合開關S時，兩燈均能發光，物理老師要求每個實驗小組通過實驗判斷兩只小燈泡是串聯還是并聯？

問題出示，同學們真是八仙過海，各顯神通。第一實驗小組的李洋同學閉合開關S后，兩燈同時發光，他用手擰去其中一只燈泡L₁，剩下的燈泡L₂繼續發光，李洋同學用這種方法確定出兩只小燈泡并聯。這時細心的張玲同學發現了問題，剩下發光的燈泡L₂的亮度比原來兩只燈泡同時發光時燈泡L₂的亮度增加了。同組的王聰同學說：“兩燈泡并聯，當擰去燈泡L₁后，燈泡L₂的電阻沒有變，電源電壓沒有變，所以通過燈泡L₂的電流也不變，根據公式P=UI，燈泡的實際功率沒有變，認為燈泡L₂的亮度不會變呀！你是不是看錯了？為了解決他倆的爭端，實驗小組的同學經過討論，決定用實驗來進行驗證。這時，張玲同學用電源、兩只相同的小燈泡、開關、電壓表、導線按圖2所示連成電路，閉合開關S，L₁、L₂同時發光，記下此時電壓表的示數U2=2.25V，擰去燈泡L₁，燈泡L2繼續發光，記下此時電壓表的示數U′2=2.5V，發現U′2＞U2，因燈絲電阻不變，根據公式P=U2R知，P′₂＞P₂，燈泡消耗的實際功率變大，燈泡L₂的亮度增大，從而證明了張玲同學觀察到的現象沒有錯。

那么是什么原因引起燈泡L₂的亮度增大呢？經過對整個電路的分析與研究，我提出了下面的猜想：電池內部可能有電阻，如果是這樣的話，我們把并聯的兩個燈泡等效成一個電阻，則電池內部的電阻與這個等效的電阻是串聯的，這個內電阻就應分得一定的電壓，當增大外部電路中的電阻（即擰去一只燈泡，就相當于外電路上的電阻變大了）。根據歐姆定律，電路中的總電子流就會變小，電池內部的電阻分得電壓就會減小，（老師提示：電源內電阻分得的電壓U內與電源外部電阻分得的電壓U外之和是一個恒量，今后同學們升入高中就會學習到）那么外部電路得到的電壓就會變大，在燈泡L₂電阻不變的情況下，根據公式P=U²R知，燈泡消耗的電功率變大，因此燈泡L₂變亮。到后來，我又設計了如圖3所示的電路，進行了實驗，結果與猜想完全一致，最終找出了燈泡L₂變亮的原因。

指導老師：孫三昌

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