Question

某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)燈光亮度的電路，如圖所示．R₁=200歐，R₂=316歐，當(dāng)開關(guān)扳向觸點(diǎn)1時(shí)，燈泡正常發(fā)光．已知燈L的規(guī)格為“220V，100W”電源電壓為220伏，當(dāng)開關(guān)S分別扳向觸點(diǎn)1，2，3時(shí)燈泡的亮度隨之發(fā)生變化．問：
（1）小燈泡的阻值是多少？
（2）當(dāng)開關(guān)S扳向哪個(gè)觸點(diǎn)時(shí)，燈變得最暗，此時(shí)小燈泡實(shí)際消耗的電功率是多少？
（3）指出該同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)光電路還存在什么缺陷，畫出一種改進(jìn)后的電路圖．

Answer 1

分析：（1）已知燈泡的額定功率和額定電壓，根據(jù)P=

U2

R

變形求出電阻；
（2）當(dāng)開關(guān)S扳向“1”觸點(diǎn)時(shí)，電路中只有小燈泡，此時(shí)電壓為額定電壓，小燈泡正常發(fā)光；
當(dāng)開關(guān)S扳向“2”或“3”觸點(diǎn)時(shí)，小燈泡與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用可知，電阻越大，其兩端電壓越大，小燈泡兩端電壓就越小，燈泡就越暗；
（3）這個(gè)設(shè)計(jì)不可以連續(xù)改變燈泡的亮度，用一個(gè)滑動(dòng)變阻器代替兩個(gè)電阻與燈泡串聯(lián)即可．

解答：解：（1）小燈泡的阻值是：R=

U 2 額

P額

=

(220V)2

100W

=484Ω；
（2）分析電路圖可知，開關(guān)扳向“1”時(shí)，燈泡正常發(fā)光，扳向“2”或“3”時(shí)，燈泡與電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路具有分壓作用可知，電阻越大，其兩端電壓就越大，那么小燈泡兩端電壓就越小，小燈泡就越暗．
∵R₁＜R₂
∴小燈泡與R₂串聯(lián)時(shí)會(huì)更暗一些．
此時(shí)電路中的實(shí)際電流是：I=

U

R+R2

=

220V

484Ω+316Ω

=0.275A，
此時(shí)小燈泡實(shí)際消耗的電功率是：P_實(shí)=I²R=（0.275A）²×484Ω=36.6W．
（3）該同學(xué)設(shè)計(jì)的調(diào)光電路雖能調(diào)節(jié)燈泡的亮度，但是不能連續(xù)改變燈泡的亮度，可以用滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)來調(diào)節(jié)亮度，電路圖如下：

答：（1）小燈泡的阻值是484Ω；
（2）在“3”時(shí)，燈的實(shí)際功率最小為36.6W；
（3）缺點(diǎn)是不能連續(xù)改變燈的亮度，可用滑動(dòng)變阻器與燈串聯(lián)來調(diào)節(jié)亮度，如上圖．

點(diǎn)評(píng)：解答本題需注意：燈泡的電阻是不變的；只用在額定電壓下才是額定功率，小燈泡的亮度取決于小燈泡的實(shí)際功率．