Question

某同學設計了一種可調節燈光亮度的電路，如圖所示．R₁=200歐，R₂=316歐，當開關扳向觸點1時，燈泡正常發光．已知燈L的規格為“220V，100W”電源電壓為220伏，當開關S分別扳向觸點1，2，3時燈泡的亮度隨之發生變化．問：
（1）小燈泡的阻值是多少？
（2）當開關S扳向哪個觸點時，燈變得最暗，此時小燈泡實際消耗的電功率是多少？
（3）指出該同學設計的調光電路還存在什么缺陷，畫出一種改進后的電路圖．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知燈泡的額定功率和額定電壓，根據P=變形求出電阻；
（2）當開關S扳向“1”觸點時，電路中只有小燈泡，此時電壓為額定電壓，小燈泡正常發光；
當開關S扳向“2”或“3”觸點時，小燈泡與電阻串聯，根據串聯電路具有分壓作用可知，電阻越大，其兩端電壓越大，小燈泡兩端電壓就越小，燈泡就越暗；
（3）這個設計不可以連續改變燈泡的亮度，用一個滑動變阻器代替兩個電阻與燈泡串聯即可．
解答：解：（1）小燈泡的阻值是：R===484Ω；
（2）分析電路圖可知，開關扳向“1”時，燈泡正常發光，扳向“2”或“3”時，燈泡與電阻串聯，根據串聯電路具有分壓作用可知，電阻越大，其兩端電壓就越大，那么小燈泡兩端電壓就越小，小燈泡就越暗．
∵R₁＜R₂
∴小燈泡與R₂串聯時會更暗一些．
此時電路中的實際電流是：I===0.275A，
此時小燈泡實際消耗的電功率是：P_實=I²R=（0.275A）²×484Ω=36.6W．
（3）該同學設計的調光電路雖能調節燈泡的亮度，但是不能連續改變燈泡的亮度，可以用滑動變阻器與燈泡串聯來調節亮度，電路圖如下：

答：（1）小燈泡的阻值是484Ω；
（2）在“3”時，燈的實際功率最小為36.6W；
（3）缺點是不能連續改變燈的亮度，可用滑動變阻器與燈串聯來調節亮度，如上圖．
點評：解答本題需注意：燈泡的電阻是不變的；只用在額定電壓下才是額定功率，小燈泡的亮度取決于小燈泡的實際功率．