Question

如圖所示，是一個(gè)可以調(diào)節(jié)亮度的迷你型夜燈的電路，小燈泡上標(biāo)有“6V 3W”字樣，電源電壓為18V，變阻器的調(diào)節(jié)范圍是0～50Ω．
（1）求小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流和電阻分別是多大？
（2）閉合開關(guān)，變阻器的電阻調(diào)至多大時(shí)，小燈泡會(huì)正常發(fā)光？
（3）閉合開關(guān)，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到B端時(shí)，小燈泡實(shí)際消耗的電功率是多少？（設(shè)小燈泡工作時(shí)的電阻近似不變，最后結(jié)果只需保留整數(shù)．）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)I=

P

U

求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，根據(jù)R=

U

I

求出燈泡的電阻；
（2）燈泡會(huì)正常發(fā)光時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出變阻器的電阻；
（3）閉合開關(guān)，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到B端時(shí)，變阻器與小燈泡串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)求出總阻值，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出燈泡的實(shí)際功率．

解答：已知：U_額=6V，P_額=3W，U=18V，R=50Ω．
求：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I_L和電阻R_L，
（2）閉合開關(guān)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器的電阻R′，
（3）閉合開關(guān)，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到B端時(shí)，小燈泡實(shí)際消耗的電功率P_實(shí)．
解：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)，I_L=

P額

U額

=

3W

6V

=0.5A，
燈泡的電阻為：R_L=

U額

IL

=

6V

0.5A

=12Ω；
（2）閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光時(shí)，
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：
U_R′=U-U_L額=18V-6V=12V；
電路中的電流：
I′=I_L=0.5A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為：
R′=

U ′ R

I′

=

12V

0.5A

=24Ω．
（3）閉合開關(guān)，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到B端時(shí)，變阻器與小燈泡串聯(lián)，
則根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)得：
R_總=R+R_L=50Ω+12Ω=62Ω；
所以根據(jù)歐姆定律得：I=

U

R總

=

18V

62Ω

≈0.29A，
燈泡的實(shí)際功率為：
P_實(shí)際=I²R_L=（0.29A）²×12Ω≈1W
答：（1）小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I_L為0.5A，電阻R_L為12Ω；
（2）閉合開關(guān)，小燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器的電阻調(diào)至24Ω處，
（3）閉合開關(guān)，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P移到B端時(shí)，小燈泡實(shí)際消耗的電功率是1W．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用；能根據(jù)燈泡正常發(fā)光，確定電路中的電流和燈泡兩端的電壓是解決本題的關(guān)鍵．