Question

如图所示，小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器的最大阻值为100Ω，电压表的量程是0～15V．闭合开关后，移动滑动变阻器，使电压表的示数为12V，这时灯泡恰好正常发光．求：
（1）电源电压；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为33Ω时，小灯泡消耗的实际功率；
（3）在不超过小灯泡额定电压和电压表量程的情况下，变阻器接入电路中的阻值变化范围．

Answer 1

解：（1）由题意，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，电压表示数是12V，小灯泡正常发光，电压为6V，因此电源电压U=U_L+U_R=6V+12V=18V；
（2）灯泡的电阻RL===12Ω，滑动变阻器接入电路中的电阻为33Ω时，此时电路电流I===0.4A；∴ 小灯泡消耗的实际功率P_L′ =I²R_L=（0.4A）²×12Ω=1.92W
（3）①不超过灯泡的额定电压，即电路中的最大电流等于灯泡的额定电流，I===0.5A，电路中总电阻最大为R_总===36Ω，
∴此时滑动变阻器接入电路的阻值为R=R_总﹣R_L=36Ω﹣12Ω=24Ω．
②电压表示数最大为15V，此时灯泡两端的电压为U_L′=18V﹣15V=3V，电路中的电流为
∴I_L===0.25A，
∴此时滑动变阻器接入电路的电阻R===60Ω