Question

如圖，電源電壓18V且保持不變，電流表接“0～0.6A”量程，電壓表接“0～15V”量程，燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣，燈絲電阻保持恒定不變．求：
（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流； 
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)；
（3）為了保證電路的安全，滑動變阻器的最大阻值和允許接入的最小電阻．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)燈泡銘牌找出燈泡的額定電壓與額定功率，由I=

P

U

求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流；
（2）由功率公式的變形公式求出燈泡的電阻；由歐姆定律求出燈泡兩端的電壓；由串聯(lián)電路求出電壓表示數(shù)；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值與最小阻值，然后確定其范圍．

解答：解：（1）由“6V 3W”知，燈泡額定電壓是6V，額定功率是3W；
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為：I_額=

P額

U額

=

3W

6V

=0.5A，
答：燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流是0.5A．
（2）燈泡燈絲電阻為R_L=

U 2 額

P額

=

(6V)2

3W

=12Ω，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，燈泡兩端的電壓為：
U_L1=I₁×R_L=0.4A×12Ω=4.8V，
電壓表的示數(shù)為：U_R0=U-U_L1=18V-4.8V=13.2V，
答：當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)是13.2V．
（3）滑動變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電壓表示數(shù)應(yīng)等于15V，
此時(shí)燈泡兩端電壓為：U_L2=18V-15V=3V，
此時(shí)電路中的電流為I₂=

UL2

RL

=

3V

12Ω

=0.25A，
滑動變阻器接入電路的最大阻值為：
Rm=

Um

I2

=

15V

0.25A

=60Ω，
由（1）知燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I_額=0.5A，
電流表量程是I_A=0.6A，
流過電路的最大電流Im=0.5A，此時(shí)電路中的總電阻為：
R_總=

U

Im

=

18V

0.5A

=36Ω，
則滑動變阻器接入電路的最小阻值為
Ra=R_總-R_L=36Ω-12Ω=24Ω，
答：滑動變阻器的最大阻值是60Ω，允許接入的最小電阻是24Ω．

點(diǎn)評：本題考查歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)，解答此類題目首先要明確電路的結(jié)構(gòu)類型，再根據(jù)不同電路的不同規(guī)律利用歐姆定律求解即可；最后一問求滑動變阻器接入電路的阻值范圍有一定的難度，解題時(shí)要注意保證各電路元件的安全，求出滑動變阻器的最大值與最小值，然后確定變阻器的范圍．