Question

10．已知電源電壓為6V，小燈泡上標有“4.8V 0.3A“字樣，
（1）小燈泡正常發光時的電阻是多少歐？
（2）為了使小燈泡接在該電源上能正常發光，需要在電路中串聯多大的保護電阻？
（3）將此燈泡接在該電源上，如果用一個“0～20Ω“的滑動變阻器來控制電路中的電流，以調節燈泡的亮度，還需要保護電阻嗎？如果需要，求出其阻值；如果不需要，說明理由．

Answer 1

分析 （1）燈泡正常工作時的電壓和額定電壓相等，根據P=UI求出正常發光時通過燈絲的電流，再根據歐姆定律求出燈泡的電阻；
（2）根據串聯電路的電壓特點求出燈泡正常發光時串聯電阻兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出串聯電阻的阻值；
（3）為防止滑動變阻器接入電路中的電阻過小時，燈泡兩端的電壓大于額定電壓，需要串聯一個定值電阻保護電路．

解答 解：（1）燈泡正常發光時兩端的電壓U_L=4.8V，正常發光時的電流I_L=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈絲的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{4.8V}{0.3A}$=16Ω；
（2）電源電壓為4.8V，燈泡正常發光時與電阻R串聯，
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，燈泡正常發光時，電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_L=6V-4.8V=1.2V；
因串聯電路中各處的電流相等，
所以，保護電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
（3）滑動變阻器雖然可以保護電路，但是在移動滑動變阻器調節燈泡亮度時，如果調節時動作幅度過大，使得電路中的電流大于燈泡的額定電流，則燈泡可能會燒毀，因此還是需要一個串聯4Ω的保護電阻，在滑動變阻器的電阻為零時，燈泡剛好能正常工作．
答：（1）小燈泡正常發光時的電阻是16Ω；
（2）為了使小燈泡接在該電源上能正常發光，需要在電路中串聯4Ω的保護電阻；
（3）需要，串聯4Ω電阻．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，要注意滑動變阻器作用一是改變電路中的電流，二是可以保護電路．