Question

如圖所示，電源電壓為18V且保持不變，燈泡上標(biāo)有“6V  3W”字樣，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“100Ω  1A”，燈絲電阻保持恒定不變．求：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)電流；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，燈泡消耗的實(shí)際功率；
（3）若電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～15V，為了保證電路的安全，滑動(dòng)變阻器允許接入的最小電阻與最大電阻各為多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，利用公式I=得到正常發(fā)光電流；
（2）已知燈泡的額定電壓和額定功率，利用公式R=得到燈絲電阻；已知燈絲電阻和通過的電流，利用公式P=I²R得到燈泡的實(shí)際功率；
（3）滑片移動(dòng)時(shí)，電壓表最大示數(shù)為15V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器電阻最大；當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A時(shí)，計(jì)算出燈泡上的電壓，與額定電壓相比較，不超額定電壓，電路電流最大為0.6A；超過額定電壓，電路電流最大為燈泡的額定電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器電阻最小．
解答：解：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I===0.5A；
（2）燈泡的燈絲電阻為R_L===12Ω
燈泡的實(shí)際功率為P_實(shí)=I_實(shí)²R_L=（0.3A）²×12Ω=1.08W；
（3）①當(dāng)電流表示數(shù)為0.6A時(shí)，燈泡上的電壓為U₂=I₂R_L=0.6A×12Ω=7.2V，大于燈泡額定電壓；
燈泡可能被燒壞，所以最大電流為燈泡的額定電流，即I_最大=I_額=0.5A；
所以滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小為：R₂===24Ω．
②當(dāng)電壓表示數(shù)為15V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大；
此時(shí)干路電流為：I₁===0.25A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的電阻最大為：R₁===60Ω．
答：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.5A；
（2）燈泡的實(shí)際功率為1.08W；
（3）滑動(dòng)變阻器電阻的變化范圍為24Ω～60Ω．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電功率公式及公式變形的應(yīng)用以及串聯(lián)電路的特點(diǎn)；難點(diǎn)是為保證各電路元件安全使用時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻大小的判斷．