Question

小明同學(xué)設(shè)計能調(diào)節(jié)亮度的臺燈如圖所示，燈L是規(guī)格為”220V 100W”的白熾燈，問：
（1）白熾燈正常工作的電阻．
（2）白熾燈正常工作的電流．
（3）當(dāng)白熾燈消耗的功率是額定功率的1/4時，滑動變阻器消耗的功率．
（4）這樣的設(shè)計是否合理．

Answer 1

解：（1）白熾燈正常工作的電阻：
R===484Ω；
（2）白熾燈正常工作的電流：
I==≈0.45A；
（3）白熾燈消耗的功率是額定功率的時，
P_實=P_額=×100W=25W，
此時燈泡的實際電壓為：
U_實²=P_實R=25W×484Ω=12100V²，即U_實=110V，
此時電路中的電流為：
I_實===A，
滑動變阻器分得的電壓為：
U_變=U-U_實=220V-110V=110V，
滑動變阻器消耗的功率為：
P_變=U_變I_實=110V×A=25W；
（4）不合理，滑動變阻器存在能量損失．
答：（1）白熾燈正常工作的電阻是484Ω，（2）白熾燈正常工作的電流是0.45A，（3）滑動變阻器消耗的功率是25W，（4）不合理，滑動變阻器存在能量損失．
分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)R=求出白熾燈正常工作的電阻；
（2）根據(jù)I=求出白熾燈正常工作的電流；
（3）根據(jù)P=先求出白熾燈的實際電壓，再根據(jù)I=和串聯(lián)電路的特點求出電路中的電流，串聯(lián)電路電阻特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出滑動變阻器消耗的功率；
（4）根據(jù)Q=I²Rt可知，電流通過電阻時要產(chǎn)生熱量，據(jù)此分析設(shè)計是否合理．
點評：本題考查了電阻、電流、電功率的計算和焦耳定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是電功率公式的靈活選取和應(yīng)用，難點是根據(jù)燈泡的實際功率利用串聯(lián)電路的特點求滑動變阻器消耗的功率．