Question

某同學用導線把電源（電壓為4.5伏）、電鍵、電流表、標有“20Ω 2A”字樣的滑動變阻器、小燈泡連成串聯電路進行實驗，其中燈泡上只有所標“0.2A”（指小燈正常工作電流）字樣清晰可見．閉合電鍵后，他調節滑動變阻器的滑片位置，使小燈正常發光，這時，他發現滑片的位置恰好在中點上（即滑動變阻器連入電路的電阻為10歐）．經過思考、分析，該同學得出了小燈泡的額定功率．
（1）畫出該同學的實驗電路圖．
（2）簡要說明該同學如何判定小燈是正常發光的．
（3）求出小燈泡的額定功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）燈泡、滑動變阻器、開關、電源串聯．
（2）調節滑動變阻器的滑片位置，當電流表的示數為小燈正常工作電流時，小燈是正常發光的．
（3）已知滑動變阻器連入電路的電阻和電路電流，根據公式U=IR可求滑動變阻器的電壓，再求燈泡的電壓，根據公式P=UI求出小燈泡的額定功率．
解答：解：（1）根據題意設計出的電路圖如圖：

（2）當電流表示數為0.2A，達到燈泡的正常發光電流，燈泡正常發光．
（3）小燈泡正常發光時，電路電流為0.2A，滑動變阻器電壓為U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V，
燈泡電壓U=U_總-U₁=4.5V-2V=2.5V，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
答：小燈泡的額定功率為0.5W．
點評：本題考查電路圖的設計和電功率的計算以及歐姆定律的應用，關鍵是電路圖的設計，這是重點也是難點，要知道串聯電路電流和電壓的規律，還要注意電路連接的過程中開關斷開，滑片滑到阻值最大處．