Question

星期天，曉聰同學(xué)根據(jù)作業(yè)中有關(guān)“綜合實(shí)踐活動(dòng)”的要求與提示，改裝了亮度可調(diào)節(jié)的床頭臺(tái)燈，其電路圖及燈泡規(guī)格如圖所示．
（1）已知曉聰設(shè)計(jì)時(shí)要求變阻箱內(nèi)R₁=R₂=R₃=

1

3

R_L，那么R₁、R₂和R₃的總阻值是多少？如果調(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3時(shí)，燈泡的實(shí)際功率是多大？在此計(jì)算過程中運(yùn)用了什么近似處理？
（2）調(diào)節(jié)開關(guān)從觸點(diǎn)0依次轉(zhuǎn)動(dòng)到3的過程中，燈泡的亮度將如何變化？電流的變化范圍是多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（3）若為了能使電燈的亮度可以連續(xù)變化，你準(zhǔn)備對(duì)此電路作怎樣的改進(jìn)？說出你的方法和理由．

Answer 1

分析：（1）R₁、R₂和R₃是串聯(lián)，故總阻值就是三個(gè)的和也就是和RL相等．開關(guān)轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3時(shí)，燈泡的實(shí)際電壓變?yōu)轭~定電壓的

1

2

，功率也就變?yōu)樵瓉淼?span id="hiob2df" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

1

4

．在計(jì)算過程中忽略了溫度對(duì)燈泡電阻的影響．
（2）調(diào)節(jié)開關(guān)從觸點(diǎn)0依次轉(zhuǎn)動(dòng)到3的過程中，電路電流變小，燈泡實(shí)際功率變小，燈變暗；
（3）要使電燈的亮度可以連續(xù)變化最好安裝電位器．

解答：解：（1）R_L=

U 2 L

PL

=

220V2

40W

=1210Ω，所以R₁、R₂和R₃的總阻值等于R_L=1210Ω；
當(dāng)調(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3時(shí)，R_L分擔(dān)的電壓減半，因此，

p實(shí)

p額

=

U 2 實(shí)

U 2 額

=

(110V)2

(220V)2

=

1

4

P_實(shí)=

1

4

P_額=10W，
此計(jì)算過程中運(yùn)用了燈泡電阻不隨溫度變化的近似處理．
（2）燈泡的亮度將逐漸減弱；
O點(diǎn)時(shí)的電流為I₀=

PL

UL

=

40W

220V

≈0.2A；
因?yàn)檎{(diào)節(jié)開關(guān)轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3時(shí)電阻增大一倍，因此電流減半約為0.1A．
（3）把R₁、R₂和R₃定值電阻改為電位器（滑動(dòng)變阻器），因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器可以連續(xù)地改變電阻，而變阻箱不能．

點(diǎn)評(píng)：通過此題計(jì)算可知：1、實(shí)際電壓變?yōu)轭~定電壓的

1

2

，實(shí)際功率就會(huì)變?yōu)轭~定功率的

1

4

；
2、燈泡的明暗由實(shí)際功率決定；
3、電位器優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)改變電阻．