Question

如圖，電源電壓l8V且保持不變，滑動變阻器標有0～78Ω字樣，電流表接“0～0.6A”量程，電壓表接“0～15V”量程，燈泡上標有“6V 3W”字樣，燈絲電阻保持恒定不變．
求：（1）燈泡正常發(fā)光時的電阻； 
（2）為了電路的安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值．
（3）為了電路的安全，燈泡的最小功率．

Answer 1

分析：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電流電流，電壓表測滑動變阻器兩端電壓；
（1）由燈泡銘牌可知，燈泡的額定電壓與額定功率，由電功率的變形公式可以求出燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（2）為保證電路安全，燈泡兩端最大電壓是其額定電壓6V，電路的最大電流為0.6A，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律可以求出滑動變阻器接入電路的最小阻值．
（3）當滑動變阻器接入電路的阻值最大，滑動變阻器電壓最大，燈泡電壓最小時，燈泡的實際功率最小，由電功率公式P=

U2

R

可以求出燈泡的最小功率．

解答：解：（1）∵P=

U2

R

，
∴燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R_L=

U 2 L額

PL額

=

(6V)2

3W

=12Ω；
（2）∵電流表接“0～0.6A”量程，
∴電路最大電流I_最大=0.6A，
此時燈泡兩端電壓：
U_L′=I_最大R_L=0.6A×12Ω=7.2V＞6V，此時不能保證燈泡安全，
當燈泡電壓等于額定電壓時，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L額=18V-6V=12V＜15V，
此時能保證燈泡、電流表、電壓表安全，此時滑動變阻器接入電路的阻值最小，
∵P=UI，∴燈泡正常發(fā)光時的電路電流I=I_L=

PL額

UL額

=

3W

6V

=0.5A，
∵I=

U

R

，∴R_滑最小=

U滑

I

=

12V

0.5A

=24Ω，
滑動變阻器接入電路的最小阻值：24Ω；
（3）電壓表接“0～15V”量程，因此滑動變阻器的最大電壓U_滑最大=15V，
此時燈泡兩端電壓最小為U_L最小=U-U_滑最大=18V-15V=3V，
燈泡的最小功率P_L最小=

U 2 L最小

RL

=

(3V)2

12Ω

=0.75W；
答：（1）燈泡正常發(fā)光時的電阻是12Ω．
（2）為了電路的安全，滑動變阻器接入電路的最小阻值是24Ω．
（3）為了電路的安全，燈泡的最小功率是0.75W．

點評：本題考查了求燈泡電阻、滑動變阻器接入電路的最小阻值、燈泡的最小功率等問題，本題難度較大，（2）問是本題的難點，保證電路安全，既要保證電壓表與電流表安全，又要保證燈泡安全，如果考慮不周，將會出錯．