Question

16．如圖所示的電路中，燈L標(biāo)有“3V  0.9W”、滑動(dòng)變阻器R上標(biāo)有“20Ω 1A”的字樣，電壓表量程為0～3V，則燈L正常發(fā)光時(shí)的電流為0.3A．若電源電壓為4.5V，為了保證電路中各元件安全工作，滑動(dòng)變阻器連入電路中的最小阻值是5Ω；燈泡L的最小功率會(huì)達(dá)到0.225W．（忽略燈絲電阻的變化）

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常工作時(shí)的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI此時(shí)的電流；
（2）比較燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和電流表的最大示數(shù)確定電路中的最大電流，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小值；
先求出燈絲的電阻，然后根據(jù)當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小電流，利用P=UI求出燈泡消耗的最小總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3V，功率為0.9W，
根據(jù)P=UI可得，此時(shí)的電流：I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{0.9W}{3V}$=0.3A；
（2）因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，且電流表的量程為0～0.6A，所以電路中的最大電流I_max=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，
電路中的總電阻：R_總=$\frac{U}{{I}_{max}}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω，
因?yàn)榇��?lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：R_min=R_總-R_L=15Ω-10Ω=5Ω；
燈絲的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
此時(shí)燈泡兩端的電壓：
U_L′=U-U_Rmax=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：
I_min=$\frac{{U}_{L}′}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，
燈泡的最小功率：P_min=UI_min=1.5V×0.15A=0.225W．
故答案為：0.3；5；0.225．

點(diǎn)評(píng) 滑動(dòng)變阻器的作用就是要保護(hù)電路中的各元件，并改變電路的電流、電壓大小，在確定滑動(dòng)范圍時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電流與電壓的變化，找出最大值和最小值才能最終確定其范圍，具體電路中，尤其要關(guān)注多個(gè)電壓或電流的情況，必須保證每一個(gè)元件都不能超過(guò)其工作要求．