Question

11．目前國家提出全民共建資源節(jié)約型社會，小明同學試著設計了一個可控制燈泡亮度的節(jié)能電路，電路如圖，其中滑動變阻器標有“40Ω  2A”，小燈泡標有“6V  3W”的字樣．當閉合開關，調節(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）請你求出小燈泡的燈絲電阻
（2）小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)是多大？
（3）請你求出電源電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定功率與額定電壓算出燈泡的電阻；
（2）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)；
（3）由I=$\frac{U}{R}$求出燈泡正常發(fā)光時變阻器兩端的電壓，則燈泡的電壓與滑動變阻器的電壓之和就為電源電壓．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
燈泡的電阻R_L=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
（2）小燈泡的額定電流為I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=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，
（3）由于調節(jié)滑片P到變阻器的中點，則R_P′=$\frac{1}{2}$R_P′=$\frac{1}{2}$×40Ω=20Ω，
由I=$\frac{U}{R}$可知燈泡正常發(fā)光時，變阻器兩端的電壓U_P=I_額R_P=0.5A×20Ω=10V，
所以電源電壓U=U_L+U_P=6V+10V=16V．
答：（1）小燈泡的燈絲電阻為12Ω；
（2）小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)是0.5A；
（3）電源電壓為16V．

點評 本題考查串聯(lián)電路的特點、歐姆定律和功率公式的應用，屬于常見的考試類型．