在物理活動課上,需要一個燈泡照明,一位同學找來一個“6V 1A”的小燈泡,另一位同學拿來輸出電壓為15V的電源,指導老師拿來了從規格為“20Ω 0.5A”廢舊滑動變阻器上拆下的電阻線(電阻線的電阻0.5Ω/cm),請你和他們一起完成下列問題.
(1)若要使小燈泡正常發光,需要串聯一根多長的電阻線?
(2)請你對上述做法會產生的后果加以分析.
(3)若電阻線足夠長,怎樣做才能避免你分析的后果?
解:(1)燈泡的電阻R
L=

=

=6Ω,
當燈泡正常發光時電阻線分得的電壓U
線=U-U
額=15V-6V=9V,
電阻線的電阻R
線=

=

=9Ω,
電阻線的長度

=18cm.
答:要使小燈泡正常發光,需要串聯一根18cm的電阻線.
(2)由題意可知,燈泡的額定電流為1A,而電阻線的最大允許電流為0.5A,所以此實驗設計的電阻線容易燒斷.
(3)要想使燈泡正常發光,則電路中的電流應為1A,根據影響電阻大小的因素可知,當其他條件不變時,長度變為原來的2被,橫截面積增大為原來的2倍時,總電阻不變,但允許通過的電流變為原來的2倍,即截取兩根36cm的電阻線并聯.
分析:(1)由燈泡的銘牌可知額定電壓和額定電流,根據歐姆定律求出燈泡的電阻;根據串聯電路電阻的分壓特點求出電阻線的阻值,進一步求出電阻線的長度.
(2)根據燈泡的額定電流和電阻絲的最大允許電流進行分析.
(3)根據影響電阻大小的因素,長度、材料、橫截面積、溫度進行分析,結合歐姆定律進行解答.
點評:本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的計算,關鍵是理解滑動變阻器和燈泡銘牌參數的含義,并能根據影響電阻大小的因素設計電路.