Question

如圖所示的電路中，燈L標有“3V 0.9W”、滑動變阻器R上標有“50Ω  1A”的字樣，電壓表量程為“0～3V”，電流表量程為“0～0.6A”，電源電壓恒為4.5V，不考慮溫度對電阻的影響．閉合開關S，則：
（1）燈L正常發光時的電流是多少？
（2）為了保證電路中各元件安全工作，滑動變阻器接入電路中的阻值范圍是多少？
（3）電路總功率的最小值．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知燈泡的額定電壓和額定功率，利用公式I=得到正常發光的電流；
（2）滑片移動時，電壓表最大示數為3V，此時滑動變阻器電阻最大；當電流表示數為0.6A時，與燈泡正常發光電流對比，不超燈泡正常發光電流，電路電流最大為0.6A；超過燈泡正常發光電流，電路電流最大為燈泡的額定電流，此時滑動變阻器電阻最小．
（3）在電源電壓一定時，要使電路總功率最小，由公式P=UI知，需要電路電流最小．
解答：解：
（1）燈泡正常發光的電流為I===0.3A；
（2）①已知燈泡正常發光的電流為0.3A，當電流表示數為0.6A時，燈泡可能被燒壞，所以最大電流為燈泡的額定電流，即I_最大=I_額=0.3A；
所以滑動變阻器接入電路的電阻最小為：R_小===5Ω．
②燈泡燈絲電阻為R_L===10Ω
當電壓表示數為3V時，滑動變阻器接入電路的電阻最大；
此時干路電流為：I_小===0.15A，
此時滑動變阻器接入的電阻最大為：R_大===20Ω．
滑動變阻器的范圍是：5Ω～20Ω
（3）電路消耗的最小總功率為P_最小=UI_小=4.5V×0.15A=0.675W．
答：
（1）燈L正常發光時的電流是0.3A；
（2）為了保證電路中各元件安全工作，滑動變阻器接入電路中的阻值范圍是5Ω～20Ω；
（3）電路總功率的最小值為0.675W．
點評：本題考查了電功率公式及公式變形的應用和串聯電路的特點；難點是為保證各電路元件安全使用時，滑動變阻器接入電路的電阻大小的判斷．