Question

2．某如圖所示，燈泡L標有“6V 3W”字樣，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”，電流表的量程為0～0.6A，電源電壓8V不變（不考慮溫度對電阻影響）．在保證各電路元件安全工作的前提下，求：
（1）燈泡L正常發(fā)光1min消耗的電能為多少？
（2）移動滑動變阻器的滑片，燈泡L的最小功率為多少？
（3）移動滑動變阻器的滑片，整個電路消耗的最大功率為多少？
（4）為了使整個電路安全，移動滑動變阻器的滑片，滑動變阻器連入電路的最小阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）利用W=Pt求出燈正常發(fā)光時消耗的電能；
（2）當滑動變阻器滑片處于最右端時，電路中電流最小，燈泡的功率最小利用P=UI即可求出；
（3）分析各個元件正常工作時的電流，確定電路中的最大電流，利用P=UI求出整個電路中的最大電功率；
（4）通過（3）的分析求解確定滑動變阻器兩端電壓，利用R=$\frac{U}{I}$求出接入的最小阻值．

解答 解：（1）小燈泡正常發(fā)光1min消耗的電能為W=Pt=3W×60s=180J；
（2）由于燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，當滑動變阻器滑片處于最右端時，電路中電流最小，燈泡的功率最小，小燈泡的電阻為R_L=$\frac{{U}_{L}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω；
滑動變阻器接入的電阻為R₁=20Ω，電路中的電流為I_min=$\frac{U}{R}$=$\frac{8V}{12Ω+20Ω}$=0.25A，故小燈泡的最小功率為P_小=I_min²R_L=（0.25A）²×12Ω=0.75W；
（3）由題意可知小燈泡正常發(fā)光時的電流為I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A；滑動變阻器允許通過的最大電流為1A；電流表選擇的是0～0.6A量程，在保護電路的情況下，電路中的最大電流為0.5A；
故整個電路消耗的最大功率為P=UI=8V×0.5A=4W；
（4）由以上分析解答可知，為了使整個電路安全，移動滑動變阻器的滑片，電路中的最大電流為0.5A，此時小燈泡兩端電壓為U′=IRL=0.5A×12Ω=6V，則滑動變阻器兩端電壓為U″=U-U′=8V-6V=2V，滑動變阻器連入電路的最小阻值是R_min=$\frac{U″}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω．
答：（1）燈泡L正常發(fā)光1min消耗的電能為180J；
（2）移動滑動變阻器的滑片，燈泡L的最小功率為0.75W；
（3）移動滑動變阻器的滑片，整個電路消耗的最大功率為4W；
（4）為了使整個電路安全，移動滑動變阻器的滑片，滑動變阻器連入電路的最小阻值是4Ω．

點評 該題為一道綜合性題目，分析電路的狀態(tài)和熟練運用公式是解題關(guān)鍵．