Question

小王同學在實踐活動中自制了一個可調節亮度的臺燈，他設計的電路如圖所示．燈泡上標有“220V 40W”，滑動變阻器R上標有“990Ω  5A”設燈泡的電阻不隨溫度改變，電源電壓保持220V不變，求：
（1）燈泡的電阻；
（2）燈泡最亮時和最暗時，燈泡實際消耗的電功率；
（3）燈泡最暗時，滑動變阻器每分鐘產生的熱量．

Answer 1

分析：（1）由臺燈的銘牌信息可知燈泡的額定電壓及額定功率，則由功率公式可求得燈泡的電阻；
（2）當滑動變阻器接入電阻最小時，由歐姆定律可得，電路中電流最大，則燈泡消耗的功率最大，燈泡最亮；當滑動變阻器全部接入時，由歐姆定律可得電路中電流最小，則燈泡的功率最小；
（3）由焦耳定律可求得變阻器每分鐘產生的熱量．

解答：解：（1）由功率公式得：
電燈電阻R_燈=

U2

P

=

(220V)2

40W

=1210Ω．
（2）當R_小=0時，燈最亮，U_燈=220V，故P_亮=40W；
燈最暗時，燈與R串聯，R=990Ω；
則由歐姆定律可得：
I=

U

R燈+R

=

220V

1210Ω+990Ω

=0.1A；
P_暗=I²R_燈=（0.1A）²×1210Ω=12.1W．
（3）燈最暗時，變阻器每分鐘產生的熱量：
Q=I²Rt=（0.1A）²×990Ω×60s=594J．
答：（1）電燈的電阻為1210Ω；
（2）燈泡最亮時消耗的功率40W，燈泡最暗時燈泡消耗的功率為12.1W；
（3）燈最暗時，變阻器每分鐘產生的熱量為594J．

點評：本題考查歐姆定律的使用、功率公式及焦耳定律，要求學生對以上內容及能做到熟練應用．