Question

在圖甲電路中，電源電壓為12V且保持不變，電流表的量程為“0～0.6A”，電壓表的量程為“0～15V”，燈泡上標有“6V  3W”宇樣，燈泡中電流隨電壓變化關系如圖乙所示．

問：
（1）燈泡正常發光時的電流多大？
（2）當電流表示數為0.4A時，電壓表的示數是多少？
（3）為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值及此時電路消耗的總功率各是多大？

Answer 1

分析：（1）燈泡正常發光時的電壓和額定電壓相等，由燈泡電流隨電壓變化關系讀出正常發光時的電流．
（2）根據乙圖可查出燈泡電流為0.4A時的電壓，然后根據串聯電路電壓特點求得電壓表示數；
（3）根據電流表量程可知電路最大電流為0.5A，根據歐姆定律可求出電路總電阻，然后減去燈泡在0.5A時的電阻，就是滑動變阻器的最小電阻，根據P=UI求出電路安全工作時電路消耗的最大總功率．

解答：解：（1）燈泡正常發光時的電壓為6V，由乙圖可知正常發光時的電流為0.5A．
答：燈泡正常發光時的電流是0.5A．
（2）由圖象可知，當電流表示數為0.4A時，小燈泡兩端的電壓為3V，則電壓表讀數：U_R=U-U_L=12V-3V=9V；
答：當電流表示數為0.4A時，電壓表的示數是9V．
（3）由題意可知，電路的最大電流I_最大=0.5A，
∴電路中的最大總電阻：R_總=

U

I最大

=

12V

0.5A

=24Ω，
由圖可知當燈泡電流0.5A時，燈泡電壓為6V，
則燈泡的電阻R_L=

UL

I

=

6V

0.5A

=12Ω，
所以滑阻最小阻值為：R=R_總-R_L=24Ω-12Ω=12Ω．
此時電路消耗的總功率：P=UI=12V×0.5A=6W．
答：為了保證電路安全，滑動變阻器接入電路中的最小阻值為12Ω；此時電路消耗的最大總功率為6W．

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，關鍵是根據燈泡的額定電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，這也是學生比較容易出錯的地方．