Question

目前國家提出全民共建資源節(jié)約型社會，小明同學(xué)試著設(shè)計了一個可控制燈泡亮度的節(jié)能電路，電路如圖，其中滑動變阻器標(biāo)有“40Ω  2A”，小燈泡標(biāo)有“6V  3W”的字樣．當(dāng)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P到變阻器的中點時，小燈泡恰好正常發(fā)光．（燈絲電阻和電源電壓不變）
（1）小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)是多大？
（2）請你求出小燈泡的燈絲電阻和電源電壓；
（3）現(xiàn)小明將a、b間換成標(biāo)有“6V 4W”的小燈泡，保持滑片P的位置不動，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)此小燈泡不能正常發(fā)光．試通過計算說明，要使小燈泡正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向那一端移動？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電功率公式先算出小燈泡的額定電流，在串聯(lián)電路中小燈泡正常發(fā)光，小燈泡的額定電流就是電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)燈泡的額定功率與額定電壓算出燈泡的電阻，燈泡的電壓與滑動變阻器的電壓之和就為電源電壓；
（3）先算出燈泡的額定電流，要使換上的燈泡正常發(fā)光，就要知道它的額定電流也就是電路中的電流，滑動變阻器的電壓為電源電壓與燈泡正常發(fā)光的差，就會求出燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的電阻，根據(jù)圖示，就知道滑片應(yīng)向什么方向移動．

解答：解：（1）小燈泡的額定電流為I_額=

P額

U額

=

3W

6V

=0.5A，
由于燈泡與滑動變阻器串聯(lián)在電路中，燈泡正常發(fā)光，燈泡的額定電流就是電流表的示數(shù)，那么電流表的示數(shù)為0.5A，
答：小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)是0.5A．
（2）R_L=

U額2

P額

=

(6V)2

3W

=12Ω，
U_總=U_L+U_P=U_L+I_額R_額=6V+0.5A×20Ω=16V，
答：小燈泡的燈絲電阻12Ω，電源電壓為16V．
（3）I_額′=

P額′

U額′

=

4

6

A=0.67A，
U_P=U-U_額=16V-6V=10V，
R_P′=

UP′

I額′

=

10V

0.67A

=15Ω，因為RP′=15Ω＜RP=20Ω，所以滑片向左移．
答：向左移至大約15Ω處，小燈泡就能正常發(fā)光．

點評：本題考查的知識點較多，有電功率公式的計算和串聯(lián)電路的知識，屬于常見的考試類型．